Розмір дощових крапель може допомогти визначити потенційно життєпридатні планети за межами нашої Сонячної системи

Одного дня людство зможе ступити на іншу придатну для життя планету. Ця планета може виглядати зовсім не так, як Земля, але одне відчуватиметься звичним -- дощ.

Про це розповідають в Гарвардській школі інженерних та прикладних наук Джона А. Полсона (SEAS).

У нещодавній роботі дослідники Гарварда виявили, що краплі дощу надзвичайно схожі в різних планетарних середовищах, навіть на таких кардинально різних планетах, як Земля та Юпітер. Розуміння поведінки крапель дощу на інших планетах є ключовим фактором не тільки для виявлення давнього клімату на таких планетах, як Марс, але і для виявлення потенційно придатних для життя планет за межами нашої Сонячної системи.

"Життєвий цикл хмар дійсно важливий, коли ми замислюємось про життєпридатність планети", - каже Кейтлін Лофтус, аспірантка кафедри наук про Землю і планети та головний автор опублікованої роботи. "Але хмари та опади дійсно складні та занадто комплексні, щоб повністю змоделювати їх. Ми шукаємо простіші способи зрозуміти, як розвиваються хмари, і перший крок стосується того, чи випаровуються краплі з хмари в атмосфері, чи вони потрапляють на поверхню у вигляді дощу".

"Скромна крапля дощу є життєво важливою складовою циклу опадів для всіх планет", - каже Робін Вордсворт, доцент кафедри екології та інженерних наук в SEAS і старший автор опублікованої роботи. "Якщо ми зрозуміємо, як поводяться окремі краплі дощу, ми зможемо краще представити дощові опади у складних кліматичних моделях".

Важливим аспектом поведінки дощових крапель, принаймні для моделювачів клімату, є те, чи потрапляє дощова крапля на поверхню планети, оскільки вода в атмосфері відіграє важливу роль у планетарному кліматі. Для цього розмір має значення. Занадто великий, і крапля розірветься через недостатній поверхневий натяг, незалежно від того, чи це вода, метан або перегріте рідке залізо, як на екзопланеті під назвою WASP-76b. Занадто маленький розмір, і крапля випарується, перш ніж потрапити на поверхню.

Лофтус і Вордсворт визначили "зону Золотоволоски" за розміром дощової краплі, використовуючи лише три властивості: форму краплі, швидкість падіння та швидкість випаровування.

Форми крапель однакові для різних дощових матеріалів і в першу чергу залежать від того, наскільки важкою є крапля. У той час, як багато хто з нас може уявити традиційну краплечку у формі сльози, краплі дощу насправді сферичні, коли вони дрібні, і стають сплющеними, коли збільшуються, доки не переходять у форму, подібну до верхньої частини булочки для гамбургерів. Швидкість падіння залежить від цієї форми, а також від сили тяжіння та густоти навколишнього повітря.

Швидкість випаровування більш складна, оскільки на неї впливає склад атмосфери, тиск, температура, відносна вологість тощо.

Беручи до уваги всі ці властивості, Лофтус і Вордсворт виявили, що в широкому діапазоні планетних умов математика падіння дощової краплі означає, що лише дуже мала частка можливих розмірів крапель у хмарі може досягти поверхні.

"Ми можемо використовувати цю поведінку, щоб скеровувати нас при моделюванні хмарних циклів на екзопланетах", - сказав Лофтус.

"Те, що ми отримуємо від роздумів щодо крапель дощу та хмар в різних середовищах, є ключом для розуміння життєпридатності екзопланет", - каже Вордсворт. "У довгостроковій перспективі це також зможе допомогти нам глибше зрозуміти клімат самої Землі".

! Читайте ще цікаві новини про космос на сайті, або слідкуйте за ними на Facebook.