Что общего у инопланетных капель дождя на других планетах с дождем на Земле
Технологии13 апреля 2021

Что общего у инопланетных капель дождя на других планетах с дождем на Земле

Наша солнечная система может похвастаться разнообразным набором планет, но некоторые из них могут иметь общее с Землей явление: капли дождя.

Дождь на других планетах - это то, что ученые все еще пытаются понять, но новое исследование показало, что сами капли дождя невероятно похожи даже в разных планетных средах.

Чем больше ученые знают об облаках и осадках на других планетах, тем лучше они могут предсказать планетарный климат и раскрыть прошлый климат на таких планетах, как Марс или спутник Сатурна Титан.

Теперь исследователи определили, что могут рассчитать характеристики капель дождя на других планетах и лунах нашей Солнечной системы, включая их форму, скорость падения и скорость испарения.

Основываясь на этом исследовании, ученые смогли определить, что капли дождя существуют в узком диапазоне размеров, когда они падают с облаков на поверхность, независимо от их состава или различных атмосфер или сред, в которых они существуют.

Исследование было опубликовано на прошлой неделе в журнале Geophysical Research: Planets Американского геофизического союза.

Странный дождь

Дождь, с которым мы сталкиваемся на Земле, состоит из капель воды, но это не обязательно так на других планетах.

Серно-кислотный дождь образуется в атмосфере Венеры, но испаряется, прежде чем упадет на землю. Углекислый газ, или сухой лед, дрейфует, как снег на Марсе. Юпитер стал известен своим гелиевым дождем, аммиачным градом и метаном, обрушившимся на Титан. На Нептун могут обрушиться устойчивые дожди из крошечных сверкающих бриллиантов.

Ученые считают, что на планетах за пределами нашей солнечной системы, известных как экзопланеты, ситуация становится еще более странной.

На сверхгорячей газовой гигантской экзопланете, известной как WASP-76b, ночью с неба падают капли железа.

Ученые считают, что на дневной стороне экзопланеты высокие температуры, которые достаточно высоки, чтобы превращать молекулы в более мелкие атомы, а металл в пар, создают пары железа. Сильные ветры переносят это на ночную сторону, где относительно более низкие температуры колеблются около 2240 градусов по Фаренгейту. Пары железа конденсируются в облака, вызывая ливни жидкого железа.

Независимо от того, насколько сильно различаются эти типы дождя, ученые определили, что размер капель зависит от силы гравитационного притяжения планеты. Чем сильнее сила тяжести, тем меньше размер капли. Температура, атмосферное давление, относительная влажность и расстояние до земли также были факторами.

Например, капли дождя могут иметь радиус от 0,1 до нескольких миллиметров на каменистых планетах, таких как Земля или Марс, и все же достигать поверхности планеты.

Слишком маленькие капли дождя испарятся еще до того, как достигнут земли. Слишком большие капли дождя разобьются на более мелкие. Независимо от состава атмосферы планеты или состава самого дождя, капли дождя движутся аналогичным образом.

Диапазон размеров увеличивается на других типах планет, достигая максимума от половины до шести раз больше, чем капли дождя на Земле.

Максимальный размер капли дождя на Земле составляет 11,18 миллиметра - чуть больше диаметра таблетки Advil - в то время как максимальный размер на Титане более чем в два раза больше, чем 29,96 миллиметра, что больше пенни.

«Существует довольно небольшой диапазон стабильных размеров, которые могут иметь эти капли дождя разного состава; все они принципиально ограничены примерно одинаковым максимальным размером», - сказала ведущий автор исследования Кейтлин Лофтус, аспирантка факультета Земли и планет Гарвардского университета.

Обитаемость планеты

Это исследование не только дает представление о планетах в нашей солнечной системе, но и о планетах за ее пределами. Математическое и физическое моделирование из этого исследования может быть использовано для моделирования осадков на экзопланетах и ​​лучшего понимания наблюдений атмосферы в этих инопланетных мирах.

Космический телескоп НАСА имени Джеймса Уэбба, запуск которого запланирован на октябрь, сможет заглядывать в атмосферы экзопланет.

Дождь на других планетах можно использовать для определения того, являются ли они потенциально обитаемыми.

«Жизненный цикл облаков действительно важен, когда мы думаем об обитаемости планеты», - сказал Лофтус. «Но облака и осадки действительно сложны для полного моделирования. Мы ищем более простые способы понять, как облака развиваются, и первый шаг - испаряются ли облачные капли в атмосфере или выпадают на поверхность в виде дождя».

Понимание размера капли дождя является ключом к пониманию климата, потому что от него зависит, достигнет ли дождь поверхности планеты.

«Скромная капля дождя является жизненно важным компонентом цикла выпадения осадков на всех планетах», - сказал в своем заявлении старший автор исследования Робин Вордсворт, доцент кафедры экологических наук и инженерии Гарвардской школы инженерии и прикладных наук им. Джона А. Полсона. «Если мы поймем, как ведут себя отдельные капли дождя, мы сможем лучше представить осадки в сложных климатических моделях».

Даже если материал капли другой, форма во многом такая же. Капли начинаются как маленькие сферы, увеличиваясь в объеме по мере формирования в облаках, что приводит к форме полукруга.

«Понимание, которое мы получаем, размышляя о каплях дождя и облаках в различных средах, является ключом к пониманию обитаемости экзопланет», - сказал Вордсворт. «В долгосрочной перспективе они также могут помочь нам глубже понять климат самой Земли».

Написать комментарий