Размер дождевых капель может помочь определить потенциально жизнепригодные планеты за пределами нашей Солнечной системы

Однажды человечество сможет ступить на другую пригодную для жизни планету. Эта планета может выглядеть совсем не так, как Земля, но одно будет ощущаться привычным -- дождь.

Об этом рассказывают в Гарвардской школе инженерных и прикладных наук Джона А. Полсона (SEAS).

В недавнем работе исследователи Гарварда обнаружили, что капли дождя очень похожи в разных планетарных средах, даже на таких кардинально разных планетах, как Земля и Юпитер. Понимание поведения капель дождя на других планетах является ключевым фактором не только для выявления древнего климата на таких планетах, как Марс, но и для выявления потенциально пригодных для жизни планет за пределами нашей Солнечной системы.

"Жизненный цикл облаков действительно важен, когда мы задумываемся о жизнепригодности планеты", - говорит Кейтлин Лофтус, аспирантка кафедры наук о Земле и планеты и главный автор опубликованной работы. "Но облака и осадки действительно сложны и слишком комплексные, чтобы полностью смоделировать их. Мы ищем простые способы понять, как развиваются облака, и первый шаг касается того, испаряются ли капли из облака в атмосфере, или они попадают на поверхность в виде дождя".

"Скромная капля дождя является жизненно важной составляющей цикла осадков для всех планет", - говорит Робин Вордсворт, доцент кафедры экологии и инженерных наук в SEAS и старший автор опубликованной работы. "Если мы поймем, как ведут себя отдельные капли дождя, мы сможем лучше представить дождевые осадки в сложных климатических моделях".

Важным аспектом поведения дождевых капель, по крайней мере для моделирователей климата, является то, попадает ли дождевая капля на поверхность планеты, так как вода в атмосфере играет важную роль в планетарном климате. Для этого размер имеет значение. Слишком большой, и капля разорвется из-за недостаточного поверхностного натяжения, независимо от того, это вода, метан или перегретое жидкое железо, как на экзопланете под названием WASP-76b. Слишком маленький размер, и капля испарится, прежде чем попасть на поверхность.

Лофтус и Вордсворт определили "зону Златовласки" по размеру дождевой капли, используя только три свойства: форму капли, скорость падения и скорость испарения.

Формы капель одинаковы для различных дождевых материалов и в первую очередь зависят от того, насколько тяжелой является капля. В то время, как многие из нас могут представить традиционную краплечку в форме слезы, капли дождя на самом деле сферические, когда они мелкие, и становятся сплющенными, когда увеличиваются, пока не переходят в форму, подобную верхней части булочки для гамбургеров. Скорость падения зависит от этой формы, а также от силы тяжести и плотности окружающего воздуха.

Скорость испарения более сложна, поскольку на нее влияет состав атмосферы, давление, температура, относительная влажность и тому подобное.

Принимая во внимание все эти свойства, Лофтус и Вордсворт обнаружили, что в широком диапазоне планетных условий математика падения дождевой капли означает, что лишь очень малая часть возможных размеров капель в облаке может достичь поверхности.

"Мы можем использовать это поведение, чтобы направлять нас при моделировании облачных циклов на экзопланетах", - сказал Лофтус.

"То, что мы получаем от размышлений о каплях дождя и облаках в различных средах, является ключом для понимания жизнепригодности экзопланет", - говорит Вордсворт. "В долгосрочной перспективе это также может помочь нам глубже понять климат самой Земли".

! Читайте еще интересные новости о космосе на сайте или следите за ними на Facebook.