Gli anelli di Saturno sono una cosa di bellezza. Hanno suscitato la curiosità di legioni di astronomi nel corso dei secoli, eppure si sa ancora molto poco di loro.
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Quanti anni hanno? Come sono arrivati li? Servono a qualche scopo? Nessuna di queste domande ha risposte definitive. Anche il numero di squilli varia in base alla modalità di conteggio.
Gli anelli furono osservati per la prima volta nel 1610 da Galileo. Lui e altri primi astronomi non erano nemmeno sicuri se fossero anelli, perché sembravano scomparire periodicamente, una funzione delle bande sottili a volte viste a margine. Ma un esperimento controllato 50 anni o più dopo la scoperta di Galileo ha dimostrato che erano davvero anelli.
Nei secoli successivi, tuttavia, non si imparò molto di più su quegli anelli, fino a quando i veicoli spaziali Pioneer e Voyager condussero i sorvoli del sesto pianeta dal sole all'inizio degli anni '80. La conoscenza ha accelerato con la missione Cassini-Huygens: un progetto cooperativo della NASA, dell'Agenzia spaziale europea e dell'Agenzia spaziale italiana progettato per sondare ogni aspetto di Saturno, le sue lune e i suoi anelli. La navicella spaziale Cassini da 4.600 libbre - uno dei più grandi e complessi veicoli interplanetari mai costruiti - raggiunse Saturno nel 2004, dopo un viaggio di 7 anni. Da allora trasmette immagini e dati fantastici. Cassini avrebbe dovuto concludersi nel 2008, ma la sua missione è stata prorogata più volte e attualmente è prevista la morte nel 2017.
Perché studiare gli anelli? "Gli anelli in realtà non sono così significativi, direi, in termini di ciò che possono insegnarci", afferma John Weiss, un assistente professore di fisica presso la St. Martin's University di Lacey, Washington. "Il motivo principale per cui penso che la maggior parte di noi lo studi è perché c'è un mistero lì, qualcosa che non capiamo", aggiunge Weiss, che ha svolto il suo lavoro post-dottorato come specialista di imaging sulla missione Cassini e si è concentrato da allora la dinamica degli anelli di Saturno.
Gli anelli possono anche offrire indizi su come si formano i pianeti e sulla dinamica orbitale, dice.
In questa immagine simulata degli anelli di Saturno, il colore indica le dimensioni delle particelle degli anelli in diverse regioni in base agli effetti misurati di tre segnali radio. Tre segnali radio simultanei di lunghezza d'onda di 0, 94, 3, 6 e 13 centimetri (bande Ka, X e S) sono stati inviati dal veicolo spaziale Cassini attraverso gli anelli sulla Terra. (NASA / Jet Propulsion Laboratory California Institute of Technology) 
Una vista panoramica è stata creata combinando 165 immagini scattate dalla fotocamera grandangolare Cassini per un periodo di quasi tre ore il 15 settembre 2006. (NASA / Jet Propulsion Laboratory California Institute of Technology) 
Una vista di Saturno dal quarto anno della missione Cassini nel 2000. (NASA / Jet Propulsion Laboratory California Institute of Technology) La saggezza prevalente è stata che gli anelli sono nati circa 100 milioni di anni fa, un vero giovane rispetto al sistema solare di 4, 5 miliardi di anni fa. Ma nel 2014, gli scienziati dell'Università del Colorado a Boulder, armati di dati provenienti da Cassini, hanno ipotizzato che gli anelli fossero lì all'inizio e abbiano effettivamente tra i 4 ei 5 miliardi di anni.
Hanno stimato l'età degli anelli in parte esaminando i granuli di ghiaccio che ne costituiscono la maggior parte. Quel ghiaccio è principalmente acqua, con un po 'di metano e anidride carbonica, dice Weiss. A volte il ghiaccio copre del materiale roccioso, poiché le particelle si alterano nel tempo, perdono un po 'di riflettività. Uno strato di polvere può anche accumularsi nel tempo. In questo modo, l'età può essere stimata dalla riflettività, ma la ricerca del Colorado ha dimostrato che anche le particelle lucide e riflettenti potrebbero essere vecchie.
"Mi piacerebbe l'idea che questi anelli fossero sempre stati intorno a Saturno, ma non ho altro motivo per questo a parte l'estetica", afferma Weiss. Non è chiaro se i risultati del Colorado manterranno nel tempo, aggiunge.
Come sono arrivate le particelle? Una teoria è che gli anelli sono costituiti dai resti di lune distrutte dai meteoriti. Oppure potrebbero essere detriti residui di una cometa che si è rotta. Weiss afferma di non pensare che ci siano prove sufficienti per dire quale sia la più probabile.
Per ora, gli astronomi contano otto anelli principali. Quando furono scoperti, a ciascuno fu assegnata una lettera dell'alfabeto (non esattamente la nomenclatura più vistosa per un pianeta così straordinario). Ma non compaiono in ordine alfabetico. Lavorando verso l'esterno da Saturno, i primi sono gli anelli C, B e A. L'anello a D è debole e il più vicino al pianeta. L'anello F è stretto ed è appena fuori dall'anello A. Oltre a ciò, ci sono due anelli più deboli, G ed E. Ci sono degli spazi tra gli anelli che sono stati nominati e i riccioli all'interno degli anelli, che ha aumentato il numero degli anelli a migliaia.
Complessivamente, gli anelli si estendono per circa 175.000 miglia da Saturno, quasi la distanza tra la Terra e la sua luna. Ma variano in larghezza e altezza: alcuni sono alti solo 30 piedi.
L'imbarcazione Cassini ha fatto alcune interessanti scoperte sugli anelli, incluso il fatto che le lune di Saturno hanno lanciato onde negli anelli e che piccoli oggetti "elica" negli anelli li stanno alterando. Gli astronomi stanno tenendo d'occhio quelli, sperando di vedere come cambiano le loro orbite e quale impatto potrebbero avere in futuro.
Mentre Cassini porta a termine la sua missione nel 2017, gli ingegneri stanno progettando un percorso che si spera possa manovrare in sicurezza attraverso gli anelli senza essere distrutto dalle particelle, in modo che possa catturare immagini dagli anelli e dagli spazi. L'imbarcazione finirà quindi la sua vita in un tripudio mentre colpisce l'atmosfera di Saturno, se arriva così lontano.
"Così mentre scende, scenderà con una canzone di cigno", dice Weiss, che ha professato una certa tristezza nel contemplare la fine del veicolo spaziale.
È il tuo turno di chiedere a Smithsonian.
