Una nuova ricerca della NASA conferma che Saturno sta perdendo i suoi anelli iconici alla velocità massima stimata dalle osservazioni di Voyager 1 e 2 fatte decenni fa. Gli anelli vengono trascinati in Saturno dalla gravità come una pioggia polverosa di particelle di ghiaccio sotto l'influenza del campo magnetico di Saturno.

"Stimiamo che questa "pioggia anulare" drena una quantità di prodotti idrici che potrebbe riempire una piscina olimpionica dagli anelli di Saturno in mezz'ora, " ha detto James O'Donoghue del Goddard Space Flight Center della NASA a Greenbelt, Maryland. "Da questo solo, l'intero sistema ad anello scomparirà tra 300 milioni di anni, ma aggiungete a questo il materiale dell'anello misurato dalla sonda Cassini rilevato cadere nell'equatore di Saturno, e gli anelli hanno meno di 100 milioni di anni da vivere. Questo è relativamente breve, rispetto all'età di Saturno di oltre 4 miliardi di anni." O'Donoghue è l'autore principale di uno studio sulla pioggia dell'anello di Saturno che appare in Icaro 17 dicembre.

Gli scienziati si sono a lungo chiesti se Saturno si sia formato con gli anelli o se il pianeta li abbia acquisiti più tardi nella vita. La nuova ricerca favorisce quest'ultimo scenario, indicando che è improbabile che siano più vecchi di 100 milioni di anni, poiché ci vorrebbe così tanto tempo prima che l'anello C diventi quello che è oggi supponendo che un tempo fosse denso come l'anello B. "Siamo fortunati ad essere in giro per vedere il sistema di anelli di Saturno, che sembra essere nel bel mezzo della sua vita. Però, se gli anelli sono temporanei, forse ci siamo appena persi di vedere i sistemi di anelli giganti di Giove, Urano e Nettuno, che oggi hanno solo riccioli sottili!" ha aggiunto O'Donoghue.

Varie teorie sono state proposte per l'origine dell'anello. Se il pianeta li avesse più tardi nella vita, gli anelli potrebbero essersi formati da piccoli, le lune ghiacciate in orbita attorno a Saturno si sono scontrate, forse perché le loro orbite sono state perturbate da uno strattone gravitazionale proveniente da un asteroide o da una cometa di passaggio.

I primi indizi sull'esistenza della pioggia anulare provenivano dalle osservazioni di Voyager di fenomeni apparentemente non correlati:variazioni peculiari nell'atmosfera superiore (ionosfera) caricata elettricamente di Saturno, variazioni di densità negli anelli di Saturno, e un trio di strette bande scure che circondano il pianeta alle medie latitudini settentrionali. Queste bande scure sono apparse nelle immagini della nebbiosa atmosfera superiore (stratosfera) di Saturno realizzate dalla missione Voyager 2 della NASA nel 1981.

Nel 1986, Jack Connerney della NASA Goddard ha pubblicato un articolo in Lettere di ricerca geofisica che collegava quelle strette bande scure alla forma dell'enorme campo magnetico di Saturno, proponendo che le particelle di ghiaccio caricate elettricamente dagli anelli di Saturno scorressero lungo linee di campo magnetico invisibili, scaricando acqua nell'atmosfera superiore di Saturno dove queste linee sono emerse dal pianeta. L'afflusso d'acqua dagli anelli, che appare a latitudini specifiche, spazzato via la foschia stratosferica, facendolo apparire scuro nella luce riflessa, producendo le strette bande scure catturate nelle immagini Voyager.

Gli anelli di Saturno sono per lo più pezzi di ghiaccio d'acqua di dimensioni variabili da microscopici granelli di polvere a massi di diversi metri (metri) di diametro. Le particelle dell'anello sono catturate in un atto di equilibrio tra l'attrazione della gravità di Saturno, che vuole riportarli nel pianeta, e la loro velocità orbitale, che vuole scagliarli nello spazio. Minuscole particelle possono essere caricate elettricamente dalla luce ultravioletta del Sole o dalle nuvole di plasma emanate dal bombardamento micrometeoroide degli anelli. Quando questo accade, le particelle possono sentire l'attrazione del campo magnetico di Saturno, che curva verso l'interno verso il pianeta in corrispondenza degli anelli di Saturno. In alcune parti degli anelli, una volta caricato, l'equilibrio delle forze su queste minuscole particelle cambia drasticamente, e la gravità di Saturno li attira lungo le linee del campo magnetico nell'atmosfera superiore.

Una volta lì, le particelle dell'anello ghiacciato vaporizzano e l'acqua può reagire chimicamente con la ionosfera di Saturno. Un risultato di queste reazioni è un aumento della durata della vita delle particelle caricate elettricamente chiamate ioni H3+, che sono formati da tre protoni e due elettroni. Quando eccitato dalla luce solare, gli ioni H3+ si illuminano alla luce infrarossa, che è stato osservato dal team di O'Donoghue utilizzando strumenti speciali collegati al telescopio Keck a Mauna Kea, Hawaii.

Le loro osservazioni hanno rivelato bande luminose negli emisferi nord e sud di Saturno, dove le linee del campo magnetico che intersecano il piano dell'anello entrano nel pianeta. Hanno analizzato la luce per determinare la quantità di pioggia proveniente dall'anello e i suoi effetti sulla ionosfera di Saturno. Hanno scoperto che la quantità di pioggia corrisponde molto bene ai valori sorprendentemente alti derivati ​​più di tre decenni prima da Connerney e colleghi, con una regione del sud che ne riceve la maggior parte.

Il team ha anche scoperto una banda luminosa a una latitudine più elevata nell'emisfero meridionale. Qui è dove il campo magnetico di Saturno interseca l'orbita di Encelado, una luna geologicamente attiva che sta sparando geyser di ghiaccio d'acqua nello spazio, indicando che alcune di quelle particelle stanno piovendo anche su Saturno. "Non è stata una sorpresa completa, " disse Connerney. "Abbiamo identificato Encelado e l'E-ring anche come una copiosa fonte d'acqua, basato su un'altra stretta banda scura in quella vecchia immagine di Voyager." I geyser, osservato per la prima volta dagli strumenti Cassini nel 2005, si pensa che provengano da un oceano di acqua liquida sotto la superficie ghiacciata della piccola luna. La sua attività geologica e l'oceano d'acqua rendono Encelado uno dei luoghi più promettenti per la ricerca di vita extraterrestre.

Il team vorrebbe vedere come cambia la pioggia ad anello con le stagioni su Saturno. Mentre il pianeta avanza nella sua orbita di 29,4 anni, gli anelli sono esposti al sole in misura diversa. Poiché la luce ultravioletta del Sole carica i grani di ghiaccio e li fa rispondere al campo magnetico di Saturno, la variazione dell'esposizione alla luce solare dovrebbe modificare la quantità di pioggia anulare.