Molti sognano cosa farebbero se avessero una macchina del tempo. Alcuni viaggeranno indietro nel tempo di 100 milioni di anni, quando i dinosauri vagavano per la Terra. Non molti, anche se, penserebbe di portare con sé un telescopio, e se, fatto così, osserva Saturno e i suoi anelli.

Se il nostro astronomo viaggiatore nel tempo sarebbe in grado di osservare gli anelli di Saturno è discutibile. avere gli anelli, in qualche forma o forma, esisteva fin dagli inizi del sistema solare, 4,6 miliardi di anni fa, o sono un'aggiunta più recente? Gli anelli si erano formati quando l'asteroide Chicxulub aveva spazzato via i dinosauri?

Sono uno scienziato spaziale con la passione per l'insegnamento della fisica e dell'astronomia, e gli anelli di Saturno mi hanno sempre affascinato poiché raccontano la storia di come gli occhi dell'umanità si sono aperti alle meraviglie del nostro sistema solare e del cosmo.

La nostra visione di Saturno si evolve

Quando Galileo osservò per la prima volta Saturno attraverso il suo telescopio nel 1610, si stava ancora crogiolando nella fama di aver scoperto le quattro lune di Giove. Ma Saturno lo lasciava perplesso. Scrutando il pianeta attraverso il suo telescopio, prima gli sembrava un pianeta con due lune molto grandi, poi come un pianeta solitario, e poi di nuovo attraverso il suo nuovo telescopio, nel 1616, come un pianeta con braccia o maniglie.

Quattro decenni dopo, Giovanni Cassini suggerì per primo che Saturno fosse un pianeta ad anelli, e ciò che Galileo aveva visto erano visioni diverse degli anelli di Saturno. A causa dei 27 gradi di inclinazione dell'asse di rotazione di Saturno rispetto al piano della sua orbita, gli anelli sembrano inclinarsi verso e lontano dalla Terra con il ciclo di 29 anni della rivoluzione di Saturno intorno al Sole, dando all'umanità una visione in continua evoluzione degli anelli.

Ma di cosa erano fatti gli anelli? Erano dischi solidi come alcuni suggerivano? O erano costituiti da particelle più piccole? Man mano che più struttura diventava evidente negli anelli, man mano che venivano trovate più lacune, e come fu osservato il moto degli anelli intorno a Saturno, gli astronomi si resero conto che gli anelli non erano solidi, ed erano forse costituiti da un gran numero di lune, o piccole lune. Allo stesso tempo, le stime per lo spessore degli anelli partirono dalle 300 miglia di Sir William Herschel nel 1789, alla stima molto più precisa di Audouin Dollfus di meno di due miglia nel 1966.

La comprensione degli anelli da parte degli astronomi è cambiata radicalmente con le missioni Pioneer 11 e Voyager gemelle su Saturno. La famosa fotografia degli anelli di Voyager, retroilluminato dal sole, mostrò per la prima volta che quella che appariva come la vasta A, Gli anelli B e C infatti comprendevano milioni di riccioli più piccoli.

La missione Cassini su Saturno, dopo aver trascorso più di un decennio in orbita attorno al gigante dagli anelli, ha dato agli scienziati planetari visioni ancora più spettacolari e sorprendenti. Il magnifico sistema di anelli di Saturno ha uno spessore compreso tra 10 metri e un chilometro. La massa combinata delle sue particelle, che sono il 99,8% di ghiaccio e la maggior parte dei quali ha una dimensione inferiore a un metro, è di circa 16 quadrilioni di tonnellate, meno dello 0,02% della massa della Luna terrestre, e meno della metà della massa della luna di Saturno Mimas. Ciò ha portato alcuni scienziati a ipotizzare se gli anelli siano il risultato della rottura di una delle lune di Saturno o della cattura e rottura di una cometa vagante.

Gli anelli dinamici

Nei quattro secoli trascorsi dall'invenzione del telescopio, sono stati scoperti anche anelli intorno a Giove, Urano e Nettuno, i pianeti giganti del nostro sistema solare. Il motivo per cui i pianeti giganti sono adorni di anelli e la Terra e gli altri pianeti rocciosi non lo sono è stato proposto per primo da Eduard Roche, un astronomo francese nel 1849.

Una luna e il suo pianeta sono sempre in una danza gravitazionale. Luna della Terra, tirando sui lati opposti della Terra, provoca le maree oceaniche. Le forze di marea influenzano anche le lune planetarie. Se una luna si avventura troppo vicino a un pianeta, queste forze possono vincere la "colla" gravitazionale che tiene insieme la luna e farla a pezzi. Questo fa sì che la luna si disperda e si diffonda lungo la sua orbita originale, formando un anello.

Il limite di Roche, la distanza minima di sicurezza per l'orbita di una luna, è circa 2,5 volte il raggio del pianeta dal centro del pianeta. Per enorme Saturno, questa è una distanza di 87, 000 chilometri al di sopra delle sue nubi e corrisponde alla posizione dell'anello F esterno di Saturno. Per la Terra, questa distanza è inferiore a 10, 000 chilometri sopra la sua superficie. Un asteroide o una cometa dovrebbe avventurarsi molto vicino alla Terra per essere dilaniato dalle forze delle maree e formare un anello attorno alla Terra. La nostra Luna è un 380 molto sicuro, 000 chilometri di distanza.

La sottigliezza degli anelli planetari è causata dalla loro natura in continua evoluzione. Una particella dell'anello la cui orbita è inclinata rispetto al resto dell'anello finirà per scontrarsi con altre particelle dell'anello. Così facendo, perderà energia e si sistemerà nel piano dell'anello. Nel corso di milioni di anni, tutte queste particelle erranti o cadono o si allineano, lasciando solo il sottilissimo sistema di anelli che le persone osservano oggi.

Durante l'ultimo anno della sua missione, la sonda Cassini si è tuffata ripetutamente attraverso il 7, 000 chilometri di distanza tra le nuvole di Saturno e i suoi anelli interni. Queste osservazioni senza precedenti hanno reso molto chiaro un fatto:gli anelli cambiano continuamente. Le singole particelle negli anelli vengono continuamente spinte l'una dall'altra. Le particelle dell'anello stanno piovendo costantemente su Saturno.

Il pastore fa la luna a Pan, Dafni, Atlante, Pandora e Prometeo, misura tra gli otto e i 130 chilometri di diametro, letteralmente pascere le particelle dell'anello, mantenendoli nelle loro orbite attuali. Onde di densità, causato dal movimento delle lune pastore all'interno degli anelli, spingi e rimodella gli anelli. Piccole lune si formano da particelle ad anello che si fondono insieme. Tutto ciò indica che gli anelli sono effimeri. Ogni secondo fino a 40 tonnellate di ghiaccio dagli anelli piovono sull'atmosfera di Saturno. Ciò significa che gli anelli possono durare solo da alcune decine a centinaia di milioni di anni.

Un astronomo che viaggia nel tempo potrebbe aver visto gli anelli 100 milioni di anni fa? Un indicatore dell'età degli anelli è la loro polverosità. Gli oggetti esposti alla polvere che permea il nostro sistema solare per lunghi periodi di tempo diventano più polverosi e più scuri.

Gli anelli di Saturno sono estremamente luminosi e privi di polvere, sembra indicare che si siano formati da 10 a 100 milioni di anni fa, se la comprensione degli astronomi di come le particelle ghiacciate raccolgono la polvere è corretta. Una cosa è certa. Gli anelli che il nostro astronauta viaggiatore nel tempo avrebbe visto sarebbero stati molto diversi da come li vedono oggi.

Questo articolo è stato ripubblicato da The Conversation con una licenza Creative Commons. Leggi l'articolo originale.