Størrelsen af ​​regndråber kan hjælpe med at identificere potentielt beboelige planeter uden for vores solsystem

En dag, menneskeheden kan træde foden på en anden beboelig planet. Den planet kan se meget anderledes ud end Jorden, men én ting vil føles bekendt – regnen.

I en nylig avis, Harvard-forskere fandt ud af, at regndråber er bemærkelsesværdigt ens på tværs af forskellige planetariske miljøer, endda planeter så drastisk forskellige som Jorden og Jupiter. At forstå opførselen af ​​regndråber på andre planeter er nøglen til ikke kun at afsløre det gamle klima på planeter som Mars, men at identificere potentielt beboelige planeter uden for vores solsystem.

"Skyernes livscyklus er virkelig vigtig, når vi tænker på planetens beboelighed, " sagde Kaitlyn Loftus, en kandidatstuderende ved Institut for Jord- og Planetvidenskab og hovedforfatter af papiret. "Men skyer og nedbør er virkelig komplicerede og for komplekse til at modellere fuldstændigt. Vi leder efter enklere måder at forstå, hvordan skyer udvikler sig, og et første skridt er, om skydråber fordamper i atmosfæren eller kommer op til overfladen som regn."

"Den ydmyge regndråbe er en vigtig bestanddel af nedbørscyklussen for alle planeter, " sagde Robin Wordsworth, Lektor i miljøvidenskab og ingeniørvidenskab ved Harvard John A. Paulson School of Engineering and Applied Sciences (SEAS) og seniorforfatter af papiret. "Hvis vi forstår, hvordan individuelle regndråber opfører sig, vi kan bedre repræsentere nedbør i komplekse klimamodeller."

Et væsentligt aspekt af regndråbeadfærd, i hvert fald for klimamodellere, er, om regndråben kommer til planetens overflade, fordi vand i atmosfæren spiller en stor rolle i planetklimaet. Til det formål, størrelse betyder noget. For stor og dråben vil bryde fra hinanden på grund af utilstrækkelig overfladespænding, uanset om det er vand, metan eller overophedet, flydende jern som på en exoplanet kaldet WASP-76b. For lille og dråben vil fordampe, før den rammer overfladen.

Loftus og Wordsworth identificerede en Goldilocks-zone for regndråbestørrelse ved hjælp af kun tre egenskaber:dråbeform, faldende hastighed, og fordampningshastighed.

Dråbeformerne er de samme på tværs af forskellige regnmaterialer og afhænger primært af, hvor tungt dråben er. Selvom mange af os måske forestiller os en traditionel tåreformet dråbe, regndråber er faktisk kugleformede, når de er små, bliver klemt, efterhånden som de vokser sig større, indtil de overgår til en form som toppen af ​​en hamburgerbolle. Faldhastigheden afhænger af denne form samt tyngdekraften og tykkelsen af ​​den omgivende luft.

Fordampningshastigheden er mere kompliceret, påvirket af atmosfærisk sammensætning, tryk, temperatur, relativ luftfugtighed og mere.

Ved at tage alle disse egenskaber i betragtning, Loftus og Wordsworth fandt ud af, at på tværs af en lang række planetariske forhold, regndråbernes regnestykke betyder, at kun en meget lille brøkdel af de mulige dråbestørrelser i en sky kan nå overfladen.

"Vi kan bruge denne adfærd til at guide os, når vi modellerer skycyklusser på exoplaneter, sagde Loftus.

"Den indsigt, vi får ved at tænke på regndråber og skyer i forskellige miljøer, er nøglen til at forstå exoplanets beboelighed, " sagde Wordsworth. "På lang sigt, de kan også hjælpe os med at få en dybere forståelse af klimaet på Jorden selv."