Velikost dešťových kapek pomáhá identifikovat potenciálně obyvatelné planety mimo naši sluneční soustavu

Dešťové kapky nadále padají na vnější planety

Jednoho dne může lidstvo vstoupit na jinou obyvatelnou planetu. Tato planeta může vypadat velmi odlišně od Země, ale jedna věc bude vypadat povědomě – déšť.

V nedávném výzkumu publikovaném v Planety JGRVědci z Harvardu zjistili, že dešťové kapky jsou pozoruhodně podobné napříč různými planetárními prostředími, dokonce i planety jsou drasticky odlišné jako Země a Jupiter. Pochopení chování dešťových kapek na jiných planetách je klíčem nejen k odhalení starodávného podnebí na těchto planetách Mars Ale identifikace potenciálně obyvatelných planet mimo naši sluneční soustavu.

„Životní cyklus mraků je opravdu důležitý, když přemýšlíme o obyvatelnosti planety,“ uvedla Caitlin Loftus, postgraduální studentka na katedře Země a planetárních věd a hlavní autor článku. „Mraky a srážky jsou však opravdu složité a příliš složité na to, aby mohly být plně navrženy. Hledáme jednodušší způsoby, jak pochopit, jak se mraky vyvíjejí, a prvním krokem je, zda se kapičky mraku odpařují do atmosféry nebo se dostanou na povrch jako déšť.“

„Pokorná dešťová kapka je důležitou součástí dešťového cyklu na všech planetách,“ uvedl Robin Wordsworth, docent vědy a techniky v oblasti životního prostředí na Harvardské škole John A. Paulson School of Engineering and Applied Sciences (SEAS) a hlavní autor příspěvku. . „Pokud pochopíme, jak se chovají jednotlivé kapky deště, můžeme lépe představovat srážky ve složitých klimatických modelech.“

Klíčovým aspektem chování dešťových kapek je, přinejmenším pro návrháře klimatu, zda dešťová kapka dosáhne povrchu planety, či nikoli, protože voda v atmosféře hraje v klimatu planety velkou roli. Za tímto účelem záleží na velikosti. Příliš velké a kapička se rozpadne v důsledku nedostatečného povrchového napětí bez ohledu na to, zda je voda, metan nebo tekuté železo velmi horké Exoplaneta Jmenuje se WASP-76b. Příliš malé a kapička se odpaří, než dopadne na povrch.

Loftus Wordsworth definoval oblast Zlatovláska pro objem dešťové kapky pouze pomocí tří charakteristik: tvaru kapky, rychlosti kapky a rychlosti odpařování.

„Pohledy, které získáme přemýšlením o dešťových kapkách a oblacích v různých prostředích, jsou klíčem k pochopení obyvatelnosti exoplanet.“
– Robin Wordsworth, docent environmentální vědy a techniky

Klesající tvary jsou u různých dešťových materiálů stejné a hlavně závisí na tom, jak silný je pokles. Zatímco si mnozí z nás dokážou představit tradiční kapičku ve tvaru kapky, dešťové kapky jsou ve skutečnosti sférické, když jsou mladé, a když se zvětšují, stlačí se, až přecházejí do tvaru jako vrchol hamburgerového drdolu. Rychlost pádu závisí na tomto tvaru, stejně jako na gravitaci a tloušťce okolního vzduchu.

Rychlost odpařování je složitější a je ovlivněna složením atmosféry, tlakem, teplotou, relativní vlhkostí atd.

Zohledněním všech těchto vlastností Loftus a Wordsworth zjistili, že v širokém rozsahu planetárních podmínek výpočet pádu dešťových kapek znamená, že velmi malá část potenciálních velikostí kapiček v oblaku se může dostat na povrch.

„Toto chování můžeme použít jako vodítko při modelování cloudových cyklů na exoplanetách,“ řekl Loftus.

„Pohledy, které získáme přemýšlením o dešťových kapkách a oblacích v různých prostředích, jsou klíčem k pochopení obyvatelnosti exoplanet,“ řekl Wordsworth. „Z dlouhodobého hlediska nám také mohou pomoci lépe porozumět samotnému klimatu Země.“

Odkaz: „Fyzika dešťových kapek padá v různé planetární atmosféře“ od Caitlin Loftus a Robin D. Wordsworth, 15. března 2021 Planety JGR.
DOI: 10.1029 / 2020JE006653

Tento výzkum byl podpořen Národní vědeckou nadací grantem AST-1847120.