اندازه قطرات باران به شناسایی سیارات بالقوه قابل سکونت در خارج از منظومه شمسی کمک می کند

قطرات باران همچنین Fallin ‘را در سیارات فراخورشیدی نگه می دارند h3>
یک روز ، بشر ممکن است پا به یک سیاره قابل سکونت دیگر بگذارد. این سیاره ممکن است بسیار متفاوت از زمین به نظر برسد ، اما یک چیز آشنا خواهد بود – باران
در مقاله اخیر منتشر شده در JGR Planets ، محققان هاروارد دریافتند که قطرات باران در محیط های مختلف سیاره ای بسیار شبیه هستند ، حتی سیارات به شدت متفاوت از زمین و مشتری . درک رفتار قطرات باران در سایر سیارات کلیدی است که نه تنها آب و هوای باستان را در سیارات نشان می دهد مانند مریخ اما شناسایی سیارات بالقوه قابل سکونت در خارج از منظومه شمسی.

کیتلین لوفتوس ، دانشجوی تحصیلات تکمیلی دپارتمان علوم زمین و سیاره و نویسنده اصلی مقاله ، گفت: “چرخه حیات ابرها وقتی که به فکر سکونت در سیاره هستیم بسیار مهم است.” “اما ابرها و بارش بسیار پیچیده و بیش از حد پیچیده هستند که بتوانند کاملاً مدل شوند. ما به دنبال روش های ساده تری برای درک چگونگی تکامل ابرها هستیم و اولین قدم این است که آیا قطرات ابر در جو تبخیر می شوند یا به صورت باران به سطح زمین می رسند. ”
Robin Wordsworth ، دانشیار دانش و مهندسی محیط زیست در دانشکده مهندسی و علوم کاربردی دانشگاه هاروارد جان پالسون (SEAS) و نویسنده ارشد گفت: “قطره باران فروتن یک جز vital حیاتی از چرخه بارندگی برای همه سیارات است.” از مقاله “اگر بفهمیم که چطور قطرات باران فردی رفتار می کنند ، می توانیم بارش را در مدل های پیچیده آب و هوا نشان دهیم.”
یکی از جنبه های اساسی رفتار قطره باران ، حداقل برای مدلسازان آب و هوا ، این است که آیا قطره باران به سطح کره زمین راه می یابد یا نه زیرا آب موجود در جو نقش زیادی در آب و هوای سیاره ایفا می کند. برای این منظور ، اندازه مهم است. بیش از حد بزرگ و قطره به دلیل کشش سطحی ناچیز از هم جدا خواهد شد ، صرف نظر از اینکه این ماده آب ، متان یا بیش از حد گرم ، آهن مایع باشد مانند سیاره خارجی به نام WASP-76b. خیلی کوچک است و قطره قبل از برخورد به سطح تبخیر می شود.
Loftus و Wordsworth فقط با استفاده از سه ویژگی شکل قطره ، سرعت افتادن و سرعت تبخیر ، منطقه Goldilocks را برای اندازه قطره باران شناسایی کردند.
“بینشی که از تفکر در مورد قطرات باران و ابرها در محیط های مختلف به دست می آوریم ، کلیدی برای درک زیست پذیری سیاره خارج است.”
– رابین وردزورث ، دانشیار علوم و مهندسی محیط زیست
اشکال قطره در مواد مختلف باران یکسان است و در درجه اول به سنگین بودن قطره بستگی دارد. در حالی که بسیاری از ما ممکن است یک قطره سنتی به شکل اشک را تصور کنیم ، قطرات باران در صورت کوچک بودن کروی هستند ، با بزرگتر شدن له می شوند تا زمانی که به شکلی مانند بالای یک نان همبرگر تبدیل شوند. سرعت سقوط به این شکل و همچنین گرانش و ضخامت هوای اطراف بستگی دارد.
سرعت تبخیر پیچیده تر است و تحت تأثیر ترکیب جوی ، فشار ، دما ، رطوبت نسبی و موارد دیگر قرار دارد.
با در نظر گرفتن همه این خصوصیات ، لوفتوس و وردزورث دریافتند كه در طیف وسیعی از شرایط سیاره ای ، ریاضی ریزش قطره باران به معنای آن است كه فقط بخش كوچكی از اندازه های احتمالی قطره در ابر می تواند به سطح برسد.
“ما می توانیم از این رفتار برای راهنمایی خود استفاده كنیم در حالی كه چرخه های ابر را در سیاره های خارج از كشور مدلسازی می كنیم.”
وردزورث گفت: “بینشی که از تفکر در مورد قطرات باران و ابرها در محیط های مختلف به دست می آوریم ، کلیدی برای درک زیست پذیری سیاره فراخورشیدی است.” “در دراز مدت ، آنها همچنین می توانند به ما کمک کنند درک عمیق تری از آب و هوای زمین داشته باشیم.”
مرجع: “فیزیک قطرات باران در جوهای مختلف سیاره” توسط کیتلین لوفتوس و رابین دی وردزورث ، 15 مارس 2021 ، سیارات JGR . DOI: 10.1029 / 2020JE006653
این تحقیق توسط بنیاد ملی علوم از طریق اعطای کمک مالی AST-1847120 پشتیبانی شد.