Asaph Hall e le lune invisibili di Marte : quanto dell’universo dobbiamo ancora scoprire ?

L’11 agosto 1877 l’astronomo americano Asaph Hall scoprì Deimos e sei giorni dopo Phobos. A 149 anni di distanza, la storia delle due piccole lune di Marte ricorda che i limiti dell’osservazione non coincidono con i limiti della realtà

Per secoli gli astronomi avevano osservato Marte senza riuscire a vedere alcun satellite attorno al pianeta rosso. Poi, nell’agosto del 1877, nel giro di appena sei giorni, Asaph Hall scoprì che Marte possedeva non una, ma due piccole lune.

La prima, Deimos, fu individuata l’11 agosto 1877. Il 17 agosto Hall scoprì Phobos, più grande ma molto più vicina al pianeta e quindi particolarmente difficile da distinguere nella luminosità di Marte.

Sono trascorsi 149 anni da quelle osservazioni. Nel 2027 cadrà il 150° anniversario delle due scoperte, ma già oggi la vicenda offre un’occasione interessante per riflettere sul modo in cui procede la conoscenza scientifica.

Deimos e Phobos esistevano naturalmente anche prima del 1877. Ciò che cambiò quell’estate non fu il Sistema solare. Cambiò ciò che l’uomo era capace di vedere del Sistema solare.

Cercare qualcosa che nessuno aveva ancora osservato

Hall lavorava allo United States Naval Observatory di Washington e disponeva di uno strumento eccezionale per l’epoca: il grande telescopio rifrattore da 26 pollici dell’osservatorio. Nel 1877 Marte si trovava in una posizione particolarmente favorevole all’osservazione e Hall decise di cercare eventuali satelliti.

Non era un’impresa semplice. Phobos e Deimos sono corpi minuscoli rispetto alla nostra Luna e la luminosità di Marte rendeva estremamente difficile distinguerli. Il problema, quindi, non consisteva soltanto nell’avere un telescopio sufficientemente potente.

Occorreva sapere dove guardare, continuare a osservare e riuscire a distinguere un piccolo punto luminoso dalle altre sorgenti visibili nel cielo. La scoperta scientifica nasce spesso proprio dall’incontro tra strumenti, conoscenza e perseveranza.

Hall stava quasi per rinunciare

La storia della scoperta contiene anche un particolare umano significativo. Asaph Hall aveva trascorso diverse notti cercando inutilmente eventuali satelliti di Marte e stava pensando di interrompere le osservazioni.

Secondo la ricostruzione riportata dalla NASA, fu sua moglie Angeline Stickney Hall a incoraggiarlo a continuare. Hall riprese la ricerca. Poco dopo arrivò la scoperta. L’11 agosto individuò Deimos; sei giorni più tardi trovò Phobos.

Un particolare che potrebbe sembrare marginale rispetto alla storia dell’astronomia diventa invece interessante se osservato dal punto di vista della costruzione della conoscenza.

Anche la scienza è un’attività umana.

Richiede metodo e strumenti, ma anche pazienza, intuizione e capacità di continuare a cercare quando il risultato non è ancora visibile.Deimos: una luna grande appena una dozzina di chilometri Deimos è la più piccola delle due lune di Marte. È un corpo irregolare, fortemente craterizzato, con dimensioni dell’ordine di una dozzina di chilometri. Orbita molto più lontano dal pianeta rispetto a Phobos e impiega circa 30 ore per completare un’orbita. La sua superficie appare ricoperta da uno spesso strato di regolite, prodotto nel corso di tempi lunghissimi dagli impatti meteorici.

La gravità della piccola luna è estremamente debole

Quando un meteorite colpisce Deimos, parte del materiale espulso può abbandonarne facilmente la superficie. La gravità di Marte può però mantenere parte di questi detriti nella stessa regione orbitale, consentendo successivamente al materiale di ricadere sulla luna. Un piccolo mondo, quindi, ma inserito in un complesso sistema di interazioni gravitazionali.

Sei giorni dopo apparve Phobos

Il 17 agosto 1877 Hall individuò la seconda luna. Phobos è più grande di Deimos, ma orbita molto più vicino a Marte: circa 6.000 chilometri sopra la superficie del pianeta. Nessuna luna conosciuta del Sistema solare orbita più vicino al proprio pianeta.

Phobos completa un’orbita in meno di otto ore. Poiché Marte ruota su se stesso più lentamente, un ipotetico osservatore sulla superficie marziana vedrebbe Phobos comportarsi in maniera molto diversa dalla nostra Luna: sorgerebbe a ovest e tramonterebbe a est, attraversando rapidamente il cielo.

E il suo destino è altrettanto particolare. Phobos si sta lentamente avvicinando a Marte. Secondo la NASA, la distanza diminuisce di circa 1,8 metri ogni secolo. Su scale temporali astronomiche il risultato sarà radicale: tra decine di milioni di anni Phobos potrebbe precipitare su Marte oppure essere disgregato dalle forze mareali, formando temporaneamente un anello di detriti attorno al pianeta.

Paura e terrore accompagnano Marte

Anche i nomi scelti da Hall raccontano una storia. Marte prende il nome dal dio romano della guerra. Le sue due lune furono quindi chiamate come due figure della mitologia greca associate ad Ares, equivalente greco di Marte. Phobos significa paura. Deimos significa terrore o sgomento. Nella mitologia accompagnavano il dio della guerra.

È curioso osservare come la nomenclatura astronomica continui così a conservare tracce della cultura attraverso cui gli esseri umani hanno cercato per millenni di interpretare il cielo. La scienza moderna descrive Phobos e Deimos attraverso massa, composizione, spettroscopia e dinamica orbitale. I loro nomi appartengono invece a un linguaggio molto più antico. Due modi radicalmente differenti di rapportarsi al cosmo convivono ancora oggi nelle stesse parole.

Ma da dove vengono Phobos e Deimos ?

Quasi un secolo e mezzo dopo la loro scoperta, una domanda fondamentale rimane aperta: come si sono formate le due lune di Marte? Il loro aspetto e alcune caratteristiche della superficie hanno suggerito che possano essere asteroidi catturati dalla gravità marziana.

Ma questa spiegazione presenta difficoltà. Le loro orbite sono infatti quasi circolari e vicine al piano equatoriale di Marte, caratteristiche che non risultano semplicissime da spiegare attraverso una cattura casuale.

Un’altra ipotesi propone quindi un’origine differente: Phobos e Deimos potrebbero essersi formati da un disco di detriti prodotto da un gigantesco impatto avvenuto nella storia primordiale di Marte.

In questo scenario un grande corpo avrebbe colpito il pianeta, proiettando materiale nello spazio. Parte dei detriti avrebbe successivamente formato uno o più satelliti, dai quali sarebbe derivato il sistema che osserviamo oggi.

La questione non è ancora definitivamente risolta. Ed è significativo: abbiamo scoperto le lune nel 1877, possiamo fotografarne la superficie dallo spazio e calcolarne con enorme precisione le orbite, ma continuiamo a discutere sulla loro origine.

Scoprire non significa aver finito di conoscere

La vicenda di Phobos e Deimos mostra bene una caratteristica fondamentale della scienza. Una scoperta non rappresenta necessariamente la conclusione di una domanda. Spesso rappresenta l’inizio di molte altre.

Prima del 1877 la domanda era: Marte possiede delle lune? Dopo Hall divenne: quali sono le loro dimensioni? Come sono fatte? Qual è la loro composizione? Come si sono formate? Come stanno evolvendo? Ogni risposta modifica il confine dell’ignoranza senza eliminarlo. Più conosciamo un oggetto, più diventano precise anche le domande che possiamo rivolgergli.

Il limite dell’osservazione non è il limite della realtà

C’è però una lezione ancora più generale nella scoperta di Hall. Per secoli nessuno aveva visto Phobos e Deimos. Sarebbe stato evidentemente sbagliato concludere che non esistessero. Esistevano indipendentemente dalla nostra capacità di osservarli.

Può sembrare un’affermazione ovvia, ma tocca una delle questioni fondamentali della conoscenza scientifica: non osservare qualcosa non equivale necessariamente a dimostrarne l’inesistenza.

La storia della scienza è piena di realtà che sono diventate osservabili soltanto dopo l’invenzione di strumenti adeguati. Microrganismi, radiazioni invisibili all’occhio umano, pianeti attorno ad altre stelle, onde gravitazionali e innumerevoli strutture del cosmo sono entrati progressivamente nel campo dell’osservabile. Gli strumenti non creano queste realtà. Ampliano il nostro accesso ad esse.

Ogni telescopio modifica l’orizzonte del conoscibile

Il grande rifrattore utilizzato da Hall rappresentava una delle tecnologie astronomiche più avanzate della sua epoca. Oggi l’astronomia dispone di telescopi spaziali, radiotelescopi, interferometri, spettrometri e sonde interplanetarie.

Non osserviamo più l’universo soltanto attraverso la luce visibile. Lo studiamo attraverso onde radio, infrarosso, ultravioletto, raggi X, raggi gamma, neutrini e onde gravitazionali. Ogni nuova finestra osservativa ha rivelato fenomeni che precedentemente erano nascosti.

Il progresso scientifico può quindi essere letto anche come un progressivo allargamento dei sensi umani attraverso la tecnologia. Non possiamo vedere direttamente molte delle realtà che studiamo. Costruiamo strumenti capaci di trasformarne gli effetti in informazioni accessibili alla nostra mente.

Dall’occhio di Hall all’intelligenza artificiale

Oggi a questa lunga storia si aggiunge un nuovo strumento: l’intelligenza artificiale. La quantità di dati prodotta dagli osservatori astronomici contemporanei è tale che l’analisi automatizzata è diventata sempre più importante.

Algoritmi e sistemi di apprendimento automatico possono contribuire a classificare sorgenti, individuare anomalie e riconoscere strutture all’interno di enormi quantità di osservazioni.

Si produce così un ulteriore passaggio. Il telescopio amplifica la nostra capacità di vedere. L’algoritmo può amplificare la nostra capacità di riconoscere ciò che è presente nei dati. Ma anche in questo caso occorre distinguere lo strumento dalla conoscenza.

Individuare una correlazione non equivale automaticamente a comprenderla. Una classificazione algoritmica non elimina la necessità dell’interpretazione scientifica, della verifica e del confronto con ipotesi alternative. La tecnologia amplia ciò che possiamo osservare e analizzare. La conoscenza richiede ancora ragione, metodo e giudizio.

Quanto dell’universo rimane ancora invisibile?

È forse questa la domanda più affascinante suggerita dall’anniversario. Hall cercava due piccoli punti luminosi accanto a Marte. Oggi sappiamo che ciò che possiamo osservare direttamente rappresenta soltanto una parte della realtà cosmica che cerchiamo di comprendere.

Materia oscura ed energia oscura costituiscono ancora problemi fondamentali della cosmologia. Non sappiamo se esista vita altrove nell’universo. Non comprendiamo completamente la formazione dei sistemi planetari e rimangono aperte domande fondamentali persino sugli oggetti del nostro Sistema solare.

La scienza non avanza fingendo che questi limiti non esistano. Avanza proprio perché li riconosce. La conoscenza comincia anche dal riconoscimento di ciò che non sappiamo Nel 1877 Asaph Hall avrebbe potuto interrompere la ricerca. Non vedeva alcuna luna. Continuò invece a osservare. Quella perseveranza trasformò due debolissimi punti luminosi in due nuovi mondi conosciuti.

A 149 anni dalla scoperta di Deimos, e alla vigilia del 150° anniversario che cadrà nel 2027, la vicenda conserva quindi un significato che supera la storia dell’astronomia. La realtà è sempre più grande della porzione che siamo capaci di osservare in un determinato momento.

Ogni generazione costruisce strumenti migliori, formula nuove teorie e amplia l’orizzonte del conoscibile. Ma proprio l’aumento della conoscenza rende sempre più evidente quanto rimanga ancora da comprendere. Deimos e Phobos erano là anche quando nessuno riusciva a vederli.

Forse è questa una delle lezioni più semplici e profonde della ricerca scientifica: il confine della nostra conoscenza non coincide mai necessariamente con il confine della realtà.

Link NASA Science

Immagine: credit NASA / JPL / Caltech