Nettuno è l'ottavo e il più lontano pianeta conosciuto che orbita intorno al Sole, completando un'orbita ogni 164,8 anni a una distanza di 30,1 unità astronomiche – circa 4,5 miliardi di chilometri di distanza. È anche l'unico pianeta del sistema solare che nessuno ha effettivamente individuato per primo. Gli astronomi hanno calcolato dove doveva essere, hanno puntato un telescopio lì e l'hanno trovato ad aspettarli.
Quella storia di scoperta al contrario è solo l'inizio. Nettuno nasconde piogge di diamanti sotto una pressione schiacciante, produce i venti più veloci mai misurati su un pianeta e ospita una luna che lo orbita al contrario ed è lentamente condannata a essere strappata a pezzi. Niente di tutto questo è visibile dalla Terra senza un telescopio – Nettuno è troppo debole per essere visto ad occhio nudo – il che rende il fatto che sappiamo di questo affatto un piccolo miracolo di fisica e pazienza.
Un pianeta trovato dalla matematica, non dall'osservazione
I cambiamenti inaspettati nell'orbita di Urano hanno portato l'astronomo Alexis Bouvard a ipotizzare che il percorso di Urano fosse disturbato dalla gravità di un pianeta sconosciuto più lontano. Dopo la morte di Bouvard, la posizione di quel pianeta ipotetico è stata elaborata indipendentemente da due matematici, John Couch Adams e Urbain Le Verrier, utilizzando solo l'oscillazione di Urano e le equazioni di Newton.
Nettuno è l'unico pianeta del sistema solare che non è stato inizialmente osservato dall'osservazione empirica diretta. È stato visto per la prima volta attraverso un telescopio il 23 settembre 1846, quando l'astronomo Johann Gottfried Galle ha puntato il suo strumento sul cielo di Berlino e ha trovato il pianeta entro un grado della posizione che Le Verrier aveva previsto sulla carta. In altre parole, Nettuno è stato scoperto dall'aritmetica prima di essere scoperto dalla vista.
C'è un epilogo ancora più strano. Alcune delle osservazioni telescopiche più antiche mai fatte – i disegni stessi di Galileo del 28 dicembre 1612 e 27 gennaio 1613 – contengono punti tracciati che corrispondono a quello che ora sappiamo essere le posizioni di Nettuno in quelle date esatte. Galileo ha quasi certamente visto Nettuno più di due secoli prima che chiunque lo riconoscesse come un pianeta, e semplicemente lo ha registrato come una stella di sfondo.
Chiamato per il colore, non per il Dio
Una volta confermato Nettuno, aveva bisogno di un nome, e il processo era meno ovvio di quanto il modello del dio romano suggerisce. Il primo suggerimento è venuto dal suo scopritore, Galle, che ha proposto di chiamarlo Giano. È stato un altro astronomo, Struve, che ha invece argomentato il nome Nettuno, il 29 dicembre 1846 – non principalmente per ragioni mitologiche, ma dopo il colore del pianeta come visto attraverso un telescopio.
Un piccolo gigante con vero muscolo
Nonostante si trovi al quarto posto per diametro tra i pianeti, Nettuno colpisce ben al di sopra della sua dimensione. La sua massa è 17,15 volte quella della Terra ma solo 1/19 quella di Giove – ponendola fermamente tra i mondi rocciosi e i veri giganti. È il terzo pianeta più massiccio del sistema solare e, tra i quattro pianeti giganti, il più denso di tutti.
Quella densità si mostra anche nella sua gravità. Al livello di pressione di 1 bar, la gravità di Nettuno misura 11,27 m/s², che è 1,15 volte la gravità superficiale della Terra – e tra tutti i pianeti, è superato solo da Giove. Se stessi in piedi sui vertici delle nuvole di Nettuno (se in qualche modo potessi) pesierei più di quanto fai sulla Terra, nonostante il pianeta sia fatto quasi interamente di fluido e gas.
I venti più veloci ovunque
Il tempo di Nettuno è dove i numeri diventano veramente estremi. Intorno ai bordi dei suoi sistemi di tempesta, i venti sono stati misurati fino a 2.100 chilometri all'ora (1.300 mph) – i venti più veloci mai registrati in qualsiasi luogo del sistema solare. E Nettuno è raramente calmo: il pianeta sembra passare leggermente più di metà del tempo ospitando una tempesta nota come una Grande Macchia Scura.
La prima Grande Macchia Scura è stata trovata nel 1989, quando il veicolo spaziale Voyager 2 della NASA ha fotografato un sistema di tempesta anticiclonica che si estende per 13.000 km × 6.600 km – all'incirca la dimensione della Terra, incorporato nelle nuvole di un altro mondo. Ma quando la stessa area di cielo è stata fotografata di nuovo nel novembre 1994 dal telescopio spaziale Hubble, la tempesta era completamente scomparsa. Questa è la differenza chiave dalla famosa Grande Macchia Rossa di Giove, che dura da centinaia di anni: le macchie scure di Nettuno si formano e si dissolvono in pochi anni, poi vengono sostituite da nuove in altre parti del pianeta.
Pioggia di diamanti e un mistero del forno
Nettuno riceve solo una frazione della luce solare che ricevono i pianeti più vicini, eppure qualcosa dentro di esso continua a generare un calore serio. Urano, il suo quasi gemello gigante di ghiaccio, irradia solo 1,1 volte l'energia che riceve dal Sole. Nettuno irradia circa 2,61 volte di più – un avanzo molto più grande, anche se Nettuno si trova oltre il 50% più lontano dal Sole di Urano e riceve solo circa il 40% della luce solare che riceve Urano. Nessuno sa completamente da dove viene quel calore interno extra, ma è abbastanza forte da guidare i venti planetari più veloci in qualsiasi luogo del sistema solare.
Nelle profondità di quel forno, la pressione fa qualcosa di quasi incredibile. A una profondità di circa 7.000 km, le condizioni potrebbero essere abbastanza estreme da far sì che le molecole di metano si dividano e si riassemblino come cristalli di diamante, che poi cadono verso il basso attraverso l'interno del pianeta come grandine. È uno dei pochi posti nel sistema solare dove un evento meteorologico normale potrebbe comportare gemme vere che cadono dal cielo – solo non da nessuna parte dove un umano potrebbe mai stare a guardarla.
Anelli chiamati dopo una rivoluzione
Nettuno ha il suo sistema di anelli, sebbene molto più debole di quello di Saturno, e non è stato confermato mediante imaging fino a quando il veicolo spaziale Voyager 2 l'ha fotografato nel 1989. Gli anelli portano un insieme di nomi inusualmente personale. Il più interno è l'anello di Galle, dal nome di Johann Gottfried Galle, l'astronomo molto che ha visto per la prima volta Nettuno attraverso un telescopio. L'anello successivo è l'anello Le Verrier, in onore di Urbain Le Verrier, che ha calcolato dove Nettuno doveva essere. Più lontano ancora è l'anello di Lassell, dal nome di William Lassell, l'astronomo inglese che ha scoperto la luna più grande di Nettuno.
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Anche i segmenti raggruppati più luminosi degli anelli di Nettuno – i suoi archi di anello – hanno ottenuto un tema di denominazione distinto. Procedendo in senso antiorario, sono chiamati Fraternité, Égalité 1 e 2, Liberté e Courage. I primi quattro nomi provengono da "libertà, uguaglianza, fraternità", il motto della Rivoluzione e della Repubblica francese, scoperti e nominati da team di osservazione guidati dai francesi che lavoravano dalla Terra.
Tritone, la luna che non dovrebbe essere lì
La luna più grande di Nettuno, Tritone, è stata scoperta dall'astronomo britannico William Lassell il 10 ottobre 1846 – solo 17 giorni dopo la scoperta dello stesso Nettuno. Questa velocità non è un caso: Tritone è abbastanza luminoso e vicino che un osservatore attento che inseguiva il nuovo pianeta dovrebbe notarlo rapidamente.
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Ciò che rende strano Tritone è la sua orbita. Tritone orbita intorno a Nettuno in un'orbita retrograda, orbitando nella direzione opposta alla rotazione del pianeta stesso – l'unica grande luna del sistema solare che lo fa. Quel movimento all'indietro è un forte indizio che Tritone non è nato insieme a Nettuno affatto, ma è stato invece catturato in seguito dalla gravità del pianeta. È anche una sentenza di morte al rallentatore: poiché l'orbita di Tritone funziona contro la rotazione di Nettuno piuttosto che con essa, la luna sta gradualmente spiralizzando verso l'interno, e alla fine sarà strappata a pezzi, in circa 28 miliardi di anni, quando raggiunge il limite di Roche.
Tritone è anche geologicamente vivo in modi in cui poche lune ghiacciate lo sono. Una delle sue caratteristiche più grandi è Leviathan Patera, una struttura simile a una caldera di circa 100 km di diametro, circondata da un massiccia pianura di lava ghiacciata chiamata Cipango Planum che copre almeno 490.000 km². Oltre a ciò, la sonda Voyager 2 ha sorpreso la luna in azione: nel 1989 ha osservato eruzioni simili a geyser di gas azotato e polvere che esplodono da sotto la superficie di Tritone in pennacchi fino a 8 km di altezza – ventilazione attiva su una luna così fredda da ospitare ghiaccio di azoto.
Un veicolo spaziale, un tentativo
Quasi tutto quello che sappiamo da vicino sulle tempeste di Nettuno, gli anelli e i geyser di Tritone proviene da un singolo passaggio ravvicinato. Il Voyager 2, lanciato dalla NASA il 20 agosto 1977, solo 16 giorni prima del suo gemello Voyager 1, rimane l'unico veicolo spaziale che abbia mai visitato uno dei giganti di ghiaccio del sistema solare. Nessun'altra missione è tornata da allora.
Quel passaggio ravvicinato è anche responsabile di un mito del colore che si è attaccato per decenni. L'atmosfera di Nettuno è in realtà solo leggermente blu nello spettro ottico – solo leggermente più satura del blu pallido dell'atmosfera di Urano. Ma quando il Voyager 2 ha sorpassato Nettuno il 25 agosto 1989, i suoi rendering di immagini hanno enormemente esagerato il contrasto di colore per meglio rivelare le nuvole, le bande e i venti. Il risultato ha reso Nettuno blu profondo accanto all'Urano quasi bianco, e quel contrasto drammatico è il motivo per cui la maggior parte delle persone ancora immagina Nettuno come un mondo azzurro vivido, anche se il suo vero colore è molto più vicino al suo vicino ghiacciato.