Om någon bad dig rita en annan planet än vår skulle du troligen rita Saturnus, och det beror på dess ringar. Men under större delen av historien kunde människan inte se ringarna. Inte astronomerna i det gamla Indien, Egypten, Babylon eller den islamiska världen. Inte Ptolemaios eller grekisk-romarna, som ändå såg att Saturnus låg längre bort från jorden än Merkurius eller Venus. Inte Nicolaus Copernicus, som visade att jorden bara är en annan planet som kretsar runt solen. Inte ens Tycho Brahe, den danske adelsmannen och alkemisten, som försökte beräkna Saturnus diameter (han hade fel).

Det var Galileo Galilei som först upptäckte något där. Hans primitiva teleskop gav honom bara en något bättre bild av himlen än vad blotta ögat gjorde, och 1610 trodde han att han såg två oupptäckta kroppar som flankerade Saturnus, en på vardera sidan. ”Faktum är att planeten Saturnus inte är en ensam”, skrev han till en rådgivare till storhertigen av Toscana, ”utan består av tre”. Men två år senare, när ringarna lutade direkt mot solen på kanten och i princip var osynliga från jorden, konstaterade Galileo till sin förvåning att de två mystiska följeslagarna var borta. ”Vad ska man säga om en så märklig metamorfos?” undrade han.

De bästa hjärnorna på 1600-talet kom med alla möjliga teorier: Saturnus var ellipsoidisk, eller omgiven av ångor, eller egentligen en sfäroid med två mörka fläckar, eller hade en korona som roterade med planeten. År 1659 föreslog den holländske astronomen Christiaan Huygens för första gången att Saturnus var omgiven av ”en tunn, platt ring, som inte rör sig någonstans och som lutar mot ekliptikan”. Den italiensk-franska astronomen Giovanni Cassini gick ett steg längre 1675 när han upptäckte en förbryllande smal, mörk lucka nästan mitt i ringen. Det som verkade vara en enda ring visade sig vara ännu mer komplext. Astronomer vet nu att denna ”ring” i själva verket består av åtta huvudringar och tusentals andra ringar och avdelningar. Vissa av ringarna har hela månar som vandrar inom dem.

Det krävdes Cassini och Huygens igen för att göra de första direkta mätningarna av ringarna. Inte männen utan NASA:s Cassini-Huygens-uppdrag på 4 miljarder dollar som lanserades 1997 och som kretsade runt Saturnus och dess månar fram till 2017. (I somras tillkännagav NASA ett nytt uppdrag, kallat Dragonfly, till Titan, Saturnus största måne). Rymdsonden bekräftade att ringarna till största delen består av vattenisbitar som varierar i storlek från submikroskopiska partiklar till stenblock som är dussintals meter breda. De håller sig i omloppsbana runt Saturnus av samma anledning som månen håller sig i omloppsbana runt jorden: Deras hastighet är tillräckligt hög för att knappt motverka planetens gravitation och hålla dem på avstånd. Ispartiklarna faller i en ringform eftersom var och en av dem följer en liknande omloppsbana. Partiklarna i de inre ringarna rör sig snabbare än partiklarna i de yttre ringarna, eftersom de kämpar mot en starkare gravitationskraft.

Ringarna har en så stor bredd att deras yttersta omkrets är större än avståndet från jorden till månen. Men de är så tunna att under Saturnus ekvinoxer, när ljuset från solen träffar ringarna rakt in, försvinner de nästan helt när man ser dem från jorden. Huvudringarnas genomsnittliga tjocklek tros inte vara mer än 30 fot. En nyligen genomförd studie visade att delar av B-ringen – den ljusaste ringen av alla – endast är tre till tio fot tjocka.

Astronomer har länge undrat över Saturnus ringars ursprung. Vissa trodde att de dök upp när planeten först drog ihop sig själv för cirka 4,5 miljarder år sedan. Andra trodde att de bildades av kolliderande månar, asteroider, kometer eller till och med rester av dvärgplaneter, kanske så sent som för tio miljoner år sedan. Men det verkade inte finnas något seriöst intresse för frågan om hur länge de skulle bestå. De flesta av Saturnus ringar ligger inom den så kallade Roche-gränsen – det avstånd en satellit kan kretsa kring ett stort objekt utan att planetens tidvattenkraft övervinner objektets egen gravitation och sliter det i bitar. (Saturnus ringar som ligger utanför Roche-gränsen håller ihop på grund av gravitationsinflytandet från andra satelliter, t.ex. månar). Om ringarna hade hållit sig intakta så här långt, resonerade de flesta, verkade det osannolikt att de plötsligt skulle börja falla sönder.

Sommaren 2012 satt en 26-årig doktorand vid namn James O’Donoghue i ett oansenligt labb vid universitetet i Leicester i England. Han hade fått i uppdrag att titta på Saturnus auroras – ljusuppvisningarna runt dess poler. Han fokuserade särskilt på en form av väte som kallas H3+, en mycket reaktiv jon med tre protoner och två elektroner. H3+ spelar en roll i ett stort antal kemiska reaktioner, från skapandet av vatten och kol till bildandet av stjärnor. Som O’Donoghue uttrycker det: ”Varje gång vi tittar på H3+ hjälper det oss att upptäcka häftig, galen fysik.”

O’Donoghue gillade att arbeta sent, att sitta där i jeans och T-shirt när alla andra hade gått hem för kvällen. Han reste sig då och då för att göra en ny kopp te, sedan satte han sig ner igen och stirrade på de svartvita spektralbilderna på skärmen, som han beskrev som att de såg ut ”som vitt brus”.

Han hade inte planerat att analysera andra regioner än polerna, eftersom ingen förväntade sig att H3+ skulle göra något intressant någon annanstans på planeten. Men för säkerhets skull bestämde sig O’Donoghue för att ta en närmare titt på andra breddgrader, bort från polerna. Till sin förvåning såg han tydliga band av H3+ – inte bara den enhetliga likformighet som han hade förväntat sig. ”Jag var förbryllad och trodde definitivt inte på resultatet än”, minns O’Donoghue, ”jag tillbringade de närmaste dagarna med att försöka bekräfta att det bandformade mönstret var äkta och inte något datorkodningsfel.”

Några dagar senare var O’Donoghue på kontoret vid midnatt när det slog honom att det han hade sett var äkta. ”Det är en onaturlig upplevelse att sitta ensam på sitt dödsstilla kontor och helt plötsligt känna hur hjärtat börjar rusa på ett sätt som bara sprint kan förklara, och allt på grund av en luddig uppsättning datapunkter!” berättade han för mig. ”Jag trodde att det kunde vara något nytt band av norrsken som aldrig hade setts förut eller något helt nytt. Det var de två alternativen nu, och båda var fantastiska.”

O’Donoghue undrade om det kunde vara ett slags väderfenomen. Men det verkade osannolikt, om inte omöjligt, eftersom banden befann sig hundratals mil ovanför Saturnus molntoppar. ”Vädret går egentligen inte så högt upp på det sättet”, sade han. Det troligaste scenariot var att något färdades från ringarna in i atmosfären. Och eftersom ringarna huvudsakligen består av vattenis innebar det att vatten med största sannolikhet regnade ner på Saturnus. Innebörden var uppseendeväckande: En dag, tidigare än någon trodde, kunde ringarna vara borta.

Det tog O’Donoghue ungefär tio dagar att övertyga sin rådgivare om att observationerna pekade på något viktigt. ”Extraordinära påståenden kräver extraordinära bevis”, berättade O’Donoghue för mig och återgav det gamla vetenskapliga ordspråket. ”Och jag var en nybörjare.” Så den där kvällen i labbet i Leicester var bara början. Under de kommande sju åren skulle världen få veta att denna unga okända brittiska astronom, som hade snubblat in på den akademiska vetenskapen efter en förtvivlad barndom, just hade gjort en av de största planetariska upptäckterna i den senaste tidens historia.

* * *

Jag träffade O’Donoghue några mil utanför Washington, D.C., på NASA:s Goddard Space Flight Center. Vi körde genom Goddards campus till byggnad 34 – även känd som Exploration Sciences Building – och slog oss ner i ett litet föreläsningsrum. På whiteboardtavlan bakom oss fanns en färgglad teckning av en antropomorfisk planet med skyddsglasögon och bredvid den en varning: ”Inte i någon skala”. Bredvid hade någon skrivit: ”Wow! Vetenskap!”

O’Donoghue, som nu är 33 år, har tillbringat tid med att observera alla planeter i solsystemet – plus månen, stjärnor, galaxer och supernovor – men han fokuserar mest på den övre atmosfären hos Jupiter och Saturnus, de två gasjättarna. Jämfört med de närmare planeterna har Saturnus länge varit svårfångad, även för forskare. ”Saturnus ger inte många ledtrådar”, säger han. Forskarna vet vid det här laget en hel del om Mars kraterade yta och koldioxiddominerade atmosfär och om det järnoxidstoft som ger den sin rödaktiga färg. Även Jupiter har sina nästan anatomiska band, fläckar och färger som visar något om de krafter och grundämnen som är i rörelse. Jupiters ljusa zoner är till exempel kallare än de mörka bältena, och den stora röda fläcken är en storm som snurrar moturs. Däremot, säger O’Donoghue, ”är Saturnus mycket kallare, så dessa saker fryser bokstavligen ut. De bandstrukturer som du ser på Jupiter försvinner på Saturnus. Det är bara en gyllengul färg.” Han gjorde en paus. ”Det är trevligt att säga ’gyllene’.” Det skulle vara mer korrekt att kalla Saturnus för en matt gulbrun färg.

När O’Donoghue och hans rådgivare Tom Stallard, docent i planetarisk astronomi vid Leicester, enades om att de såg tydliga band av H3+ på sex oväntade latituder på Saturnus, var nästa steg att ta reda på vad som orsakade dem. Saturnus magnetfältlinjer gav en ledtråd. Tänk dig det experiment som din fysiklärare i gymnasiet visade. Hon placerade en rektangulär magnet under ett ark vitt papper och hällde järnspåner ovanpå. Spånen bildade två blomformade linjer som flöt in i varandra i ett rundat mönster från varje ände, eller pol, av magneten. Som de flesta planeter fungerar Saturnus som en gigantisk version av detta experiment. Dess magnetfältlinjer flyter från insidan av planetens ena halvklot, ut i rymden och rundas tillbaka in i det andra halvklotet.

Saturns magnetfältlinjer har också en speciell egenhet: De förskjuts betydligt norrut. De glödande band som O’Donoghue hade lagt märke till kartlades nästan exakt där Saturnus magnetfältlinjer passerade genom tre av dess ringar, och de hade en nordlig förskjutning – vilket innebar att de måste ha ett samband med fältlinjerna. Det troligaste scenariot var att solljus, liksom plasmamoln från små meteoroidnedslag, laddade isiga dammpartiklar i ringarna så att magnetfälten kunde fånga dem. När partiklarna studsade och snurrade längs linjerna kom en del av dem tillräckligt nära planeten för att dess gravitation skulle dra in dem i atmosfären.

Vad O’Donoghue inte visste då var att astrofysikern Jack Connerney flera år tidigare, 1984, hade myntat begreppet ”ringregn”. Med hjälp av data som samlades in av rymdsonderna Pioneer och Voyager mellan 1979 och 1981 beskrev Connerney en dimma av partiklar på specifika platser, vilket tydde på att material kom ner från ringarna. (H3+ hade ännu inte upptäckts i rymden.)

Hans idé fick inte mycket gehör vid den tiden. Men när O’Donoghue och Stallard lämnade in sin artikel till tidskriften Nature 2013 skickade redaktörerna manuskriptet till Connerney för hans expertutlåtande. ”Jag fick det här pappret att granska från den unge killen. Jag visste inte vem han var”, sa Connerney när jag träffade honom på Goddard. Connerney, som vid det laget hade tillbringat flera år med att arbeta med Juno-uppdraget till Jupiter och Maven-uppdraget till Mars, berättade för O’Donoghue om sitt i princip bortglömda papper.

”Vi hade inte hört talas om ’ringregn’ tidigare”, sa O’Donoghue och minns sin förvåning. ”Det hade varit begravt sedan 80-talet.”

När O’Donoghues artikel publicerades i Nature blev han förvånad över hur snabbt hans liv förändrades. Nyhetsreportrar från hela världen bombarderade honom med intervjuförfrågningar. Prestigefyllda astronomiska centra uppvaktade honom. Detta var en ganska berusande förändring för en kille som bara några år tidigare hade arbetat i ett lager med att släpa lådor, och som ännu inte visste hur han skulle kunna undkomma den nedåtgående gravitationen från sin egen dystra uppväxt.

* * * *

”Jag har inte någon av de där normala historierna om att jag tittade genom ett teleskop när jag var liten”, berättade O’Donoghue för mig. Han avundas kollegor som har sådana historier – de som liknar Jodie Fosters i filmen Contact. Mörk himmel, en klar måne, en inspirerande far som säger åt dem att sikta mot stjärnorna och aldrig ge upp.

O’Donoghues far lämnade hans liv när han var 18 månader gammal och kontaktade honom aldrig mer. ”Inte ens ett födelsedagskort”, berättade O’Donoghue. Tills han var nästan tio år gammal bodde han med sin mor i Shrewsbury i England, en pittoresk stad vid floden Severn där Charles Darwin föddes. En stor kulle som vissa tror var inspirationen till J.R.R. Tolkiens Lonely Mountain – draken Smaugs lya – ligger i öster. Det var ingen saga för den unge James. Hans mammas drogberoende pojkvän blev våldsam, och därför flydde hon och hennes son till ett skyddshem för våld i hemmet i Wales. ”Alla jag kände innan jag var 101/2 år eller så var utestängda”, säger han.

O’Donoghue var långt ifrån någon stjärnelev, och fysik var hans sämsta ämne. Halvvägs genom A-levels – de två år av kurser som krävs för att komma in på ett brittiskt universitet – hoppade han av och skrev in sig på en yrkesskola. Han gick i lära på en fabrik som byggde kretskort för hissdrifter. För att skydda sig mot statisk elektricitet var han ibland tvungen att arbeta i en metallbur. ”Och det var vad min framtida karriär skulle bli”, sade han. ”Att stanna i en bur och reparera kretskort för alltid.” Han slutade och tog ett jobb på ett lager där han lastade av 40-fotscontainrar. Han arbetade i kylskåpet på ett mejeri och hamnade i en liten studiolägenhet utan värme och med ett tak som han minns som ”olagligt tunt”.”

På sin 21-årsdag bestämde sig O’Donoghue och några kompisar för att fira i Aberystwyth, en universitetsstad på Wales västkust. Det var ”freshers week”, början på skolåret. ”Alla var så vänliga”, säger han. ”Det var den bästa tiden jag hade haft i mitt liv.” Nästa dag gick han in på nätet för att ta reda på hur han skulle skriva in sig på University of Wales, Aberystwyth. Det visade sig att ett program i planet- och rymdvetenskap sökte studenter med okonventionell bakgrund – äldre studenter som O’Donoghue.

I Aberystwyth upptäckte O’Donoghue att han älskade forskning och att han älskade att titta genom de tio tums teleskopen på campus. Han kunde fjärrstyra dem från sin dator hemma, riktade dem mot månens skuggade sida och stannade uppe sent för att leta efter meteorexplosioner. ”Jag blev förälskad i tanken på att bara ha en kopp te och sitta i ett observatorium hela natten.”

Han fann sig själv göra det några år senare, när han fick tillträde till astronomiprogrammet för doktorander i astronomi på Leicester. Efter sin doktorsexamen fortsatte han till Boston University, där han samarbetade med Luke Moore från Center for Space Physics. Moore hjälpte O’Donoghue att räkna ut hur mycket vatten ringarna förlorade: mellan 952 och 6 327 pund per sekund. Mitt i det intervallet skulle räcka för att fylla en simbassäng av olympisk storlek varje halvtimme.

2017 flyttade O’Donoghue till Maryland för att arbeta på Goddard, precis vid den tidpunkt då rymdsonden Cassini för första gången någonsin gjorde direkta mätningar av material som lämnar Saturnus ringar. Cassini var utrustad med en analysator för kosmiskt damm, som upptäckte vattenis i området mellan Saturnus ringar och atmosfär. När rymdskeppet flög genom ringarna i mer än 75 000 kilometer i timmen under en episk grand finale – 22 dyk genom den 1 200 mil breda springan mellan planeten och dess innersta ring (D-ring) – upptäckte analysatorn för kosmiskt damm sammansättningen, hastigheten, storleken och riktningen på de partiklar som kom i kontakt med instrumentet. Hsiang-Wen Hsu, som ingår i teamet för analysatorn för kosmiskt damm i Cassini, fann att mängden vatten som lämnar ringarna stämde väl överens med O’Donoghues och Moores siffror. Ringarna regnade verkligen.

Saturns närmaste grannar – Jupiter, Uranus och Neptunus – har också ringar, men de är dvärglika Saturnus i diameter, massa och ljusstyrka. ”Vi förstår inte riktigt varför Saturnus har detta massiva ringsystem och de andra jätteplaneterna inte har det”, säger Moore. Faktum är att forskarna nu undrar om de andra yttre planeterna som inte har jättelika ringar i dag kan ha haft dem för länge sedan men så småningom förlorat dem. Detta helt nya sätt att tänka på planeternas utveckling är bara en av de mer spektakulära konsekvenserna av O’Donoghues upptäckt. En annan är att Saturnus ringar, det mest bedårande inslaget i solsystemet bortom jorden, kan vara så unga som tio miljoner år gamla – miljoner eller till och med miljarder år yngre än vad man tidigare trott. Om de tidigaste gemensamma förfäderna till apor och människor hade kunnat titta på natthimlen genom moderna teleskop hade de kanske inte sett ringarna runt Saturnus.

* * *

Den 17 december 2018 utfärdade NASA ett pressmeddelande om O’Donoghue och Moores nya artikel, där data från Cassini ingår. Med en simbassins mängd material som lämnar ringarna var 30:e minut uppskattar O’Donoghue och Moore att ringarna kan vara borta om cirka 300 miljoner år (ungefär). För att göra saken ännu värre fann Cassini Orbiter också att ringmaterialet flödade ut i atmosfären ännu snabbare vid planetens ekvator – i ett mer rätlinjigt mönster, med en hastighet av 22 000 pund eller mer per sekund. Det är den höga uppskattningen, men om detta är en konstant utarmning – och det är oklart om det är det – ger kombinationen av uppskattningarna av ringregnet och det ekvatoriala utflödet ringarna en framtida livslängd på mindre än 100 miljoner år.

Den dag som NASA publicerade pressmeddelandet var av en slump också den första dagen av Saturnalia, en forntida högtid då romarna offrade vid Saturnus tempel. Några dagar senare, säger O’Donoghue, såg han en video på YouTube, som redan hade tusentals visningar, och som kopplade Saturnus ringregn till utomjordingar, kärnvapen, global uppvärmning, chemtrails och Rothschilds. ”Det är som, wow! Det här eskalerade snabbt”, sade O’Donoghue. ”Titta noga på Saturnus innan det är för sent”, varnade Time Magazine fräckt, ”för den håller på att förlora sina ringar.”

O’Donoghue tycker att avslöjandena om ringarna är tillräckligt imponerande utan att ta till överdrifter. Han påpekar att studier av andra planeter är ett utmärkt sätt att lära sig om naturlagar som vi inte lika lätt kan observera på jorden. ”De är som laboratorier i rymden”, säger han. ”Att förstå de extrema interaktioner som pågår på andra platser får oss att kontrollera vår fysik på den här planeten.” Om vi inte insåg förrän nu att det enskilt mest ikoniska elementet inom planetarisk astronomi håller på att försvinna, vad mer vet vi då inte om planeterna? Vad mer vet vi inte om vår egen?

Vad mer, praktiska upptäckter kan komma från en bättre förståelse av magnetfält – kanske nya framsteg inom bildbehandling inom hälsovården som går långt bortom magnetresonansavbildning, eller utveckling i storleksordningen smartphones eller solpaneler. ”Det är bara ett enormt nät av information”, säger O’Donoghue. ”Man vet inte hur något kommer att bli relevant ännu.”

Det är ändå svårt att förneka att människor är fascinerade av Saturnus av skäl som inte har något att göra med praktiska upptäckter. ”Jag vill hävda att Saturnus ringar är en av de mest fantastiska strukturer man kan se i solsystemet”, säger Hsiang-Wen Hsu från teamet för analys av kosmiskt damm. ”Precis som om man hittar en pyramid, den ser så storslagen och spektakulär ut. Man vill veta vem som byggde den och hur den byggdes och varför den byggdes. Samma sak gäller Saturnus ringar.”

I början av året flyttade O’Donoghue och hans fru Jordyn till Tokyo så att han kunde påbörja ett stipendium vid Japan Aerospace Exploration Agency. På sin fritid skapar han animerade astronomivideor som har mer än två miljoner visningar på YouTube. De visar allt från planeterna som lutar och snurrar till den faktiska tiden det tar för en ljusstråle att färdas från solen till varje planet. En av hans animationer är fem och en halv timme lång. För O’Donoghue är det meningsfullt att bara stimulera en känsla av ”Wow! Vetenskap!”. ”Jag tror att människor alltid har varit upptäcktsresande”, funderar han. ”Även om det bara var för underhållning skulle det vara värt det.”