QUEL 18 AGOSTO 1868: IL GIORNO IN CUI L’UOMO SCOPRÌ L’ELIO GUARDANDO IL SOLE cura di Luca de Grandis
A rendere possibile la scoperta era una tecnica relativamente nuova: la spettroscopia. Facendo attraversare la luce da un prisma, gli scienziati potevano scomporla nei suoi colori e individuare al suo interno particolari righe luminose o scure. Ogni elemento chimico produceva una combinazione caratteristica, una sorta di impronta digitale. Grazie ai lavori di Gustav Kirchhoff e Robert Bunsen era diventato possibile riconoscere la composizione di una sostanza semplicemente studiandone la luce. Per l’astronomia si trattava di una rivoluzione. Per secoli gli uomini avevano potuto osservare le stelle, determinarne la posizione e studiarne il movimento, ma non avevano avuto alcun mezzo per conoscere direttamente la loro composizione. La spettroscopia permetteva improvvisamente di rispondere a una domanda che fino ad allora sembrava destinata a rimanere filosofica: di che cosa sono fatte le stelle?
Quasi contemporaneamente, in Inghilterra, l’astronomo Joseph Norman Lockyer stava lavorando allo stesso problema. Il 20 ottobre dello stesso anno osservò indipendentemente quella misteriosa linea gialla e arrivò a una conclusione ancora più audace: poteva appartenere a un elemento chimico che sulla Terra non era ancora stato identificato. Per quella sostanza venne scelto il nome helium, dal greco Helios, il Sole. L’idea appariva quasi paradossale. La chimica dell’Ottocento era abituata a scoprire nuovi elementi analizzando minerali, metalli e sostanze presenti sulla Terra. Questa volta accadeva il contrario: la prova dell’esistenza di un elemento arrivava dalla luce di una stella, mentre nessun laboratorio terrestre era ancora riuscito a isolarlo. Per anni l’elio rimase quindi una specie di elemento fantasma. Gli astronomi ne vedevano la firma nello spettro solare, ma i chimici non riuscivano a trovarlo sul nostro pianeta. Alcuni studiosi ipotizzarono persino che quella linea potesse essere prodotta da un elemento già conosciuto sottoposto alle condizioni estreme del Sole. Un indizio importante arrivò dall’Italia. Nel 1882 il fisico Luigi Palmieri, studiando i gas prodotti dal Vesuvio, osservò una linea spettrale compatibile con quella attribuita all’elio. La dimostrazione definitiva arrivò però soltanto nel 1895, ventisette anni dopo l’eclissi di Janssen. Il chimico scozzese William Ramsay, lavorando sul minerale cleveite, riuscì a liberare un gas che presentava precisamente la stessa firma spettroscopica osservata nel Sole. Poco dopo altri scienziati confermarono il risultato. L’elemento scoperto prima nello spazio era finalmente stato riconosciuto anche sulla Terra.
La storia diventa ancora più sorprendente se si considera ciò che oggi sappiamo dell’elio. È il secondo elemento più abbondante dell’universo dopo l’idrogeno ed è uno dei principali prodotti delle reazioni nucleari che alimentano le stelle. Nel cuore del Sole, nuclei di idrogeno si fondono continuamente formando elio e liberando l’enorme quantità di energia che raggiunge anche il nostro pianeta sotto forma di luce e calore. Sulla Terra, invece, l’elio è relativamente raro. È estremamente leggero e, una volta raggiunta l’atmosfera superiore, può disperdersi progressivamente nello spazio. Una parte di quello utilizzato dall’uomo deriva dal decadimento radioattivo naturale di elementi presenti nelle rocce e rimane intrappolata per milioni di anni in alcuni giacimenti sotterranei di gas naturale. Oggi associamo spesso l’elio ai palloncini che salgono verso il cielo, ma quella è probabilmente la sua applicazione meno importante. Grazie al suo punto di ebollizione eccezionalmente basso, l’elio liquido permette di raggiungere temperature vicinissime allo zero assoluto ed è indispensabile per raffreddare magneti superconduttori e apparecchiature scientifiche.
Viene impiegato nelle macchine per la risonanza magnetica, nei grandi acceleratori di particelle, nella ricerca scientifica, nell’industria dei semiconduttori, nella produzione di fibre ottiche, nei sistemi di rilevazione delle perdite e in numerose applicazioni aerospaziali. Senza elio, una parte importante della medicina diagnostica e della ricerca tecnologica contemporanea sarebbe molto più difficile da realizzare. Ma il significato storico di quel 18 agosto 1868 va oltre l’elemento scoperto. Quella linea gialla dimostrava che la luce proveniente da un oggetto irraggiungibile poteva raccontarne la composizione chimica. Era possibile studiare materialmente le stelle senza raccoglierne un frammento, conoscere ciò che esisteva nello spazio senza raggiungerlo fisicamente. Da quella intuizione nacque una delle basi dell’astrofisica moderna. Oggi utilizziamo lo stesso principio per determinare la composizione delle stelle, analizzare atmosfere di pianeti lontani, studiare galassie poste a miliardi di anni luce e cercare molecole nei mondi che orbitano intorno ad altre stelle. Tutto cominciò con una sottile linea gialla osservata durante un’eclissi. Janssen vide qualcosa che non apparteneva agli elementi allora conosciuti. Lockyer comprese che poteva trattarsi di una sostanza nuova. Ramsay, quasi trent’anni dopo, riuscì finalmente a trovarla sulla Terra.
Il 18 agosto 1868 rimane così una delle date più affascinanti nella storia della scienza: il giorno in cui l’uomo riuscì a scoprire qualcosa nel Sole prima ancora di sapere con certezza che esistesse sul proprio pianeta.
