يمكن أن يساعد حجم قطرات المطر في تحديد الكواكب التي يحتمل أن تكون صالحة للسكن خارج نظامنا الشمسي

في يوم من الأيام ، يمكن للبشرية أن تمشي على كوكب آخر صالح للسكنى. قد يبدو هذا الكوكب مختلفًا تمامًا عن الأرض ، لكن شيئًا واحدًا سيبدو مألوفًا لك: المطر.

في مقال حديث ، وجد باحثو هارفارد أن قطرات المطر متشابهة بشكل ملحوظ في بيئات كواكب مختلفة ، حتى كواكب مختلفة جذريًا مثل الأرض والمشتري. إن فهم سلوك قطرات المطر على الكواكب الأخرى أمر ضروري ليس فقط للكشف المناخ القديم على كواكب مثل المريخ ولكن من المحتمل تحديدها الكواكب الصالحة للسكن خارج نظامنا الشمسي.

“دورة حياة سحاب قالت كايتلين لوفتوس ، طالبة الدراسات العليا في قسم علوم الأرض والكواكب والمؤلفة الرئيسية للمقال: “مهم حقًا عندما نفكر في قابلية الكوكب للسكن”. “لكن السحب وهطول الأمطار معقدان حقًا ومعقدان للغاية بحيث لا يمكن تصميمهما بالكامل . نحن نبحث عن طرق أبسط لفهم كيفية تغير السحب ، والخطوة الأولى هي تحديد ما إذا كانت قطرات السحب تتبخر في الغلاف الجوي أو تصل إلى السطح كمطر. “

“قطرة المطر المتواضعة عنصر حيوي في دورة هطول الأمطار للجميع الكواكب“قال روبن وردزورث ، الأستاذ المشارك في العلوم والهندسة البيئية في كلية هارفارد جون إيه بولسون للهندسة والعلوم التطبيقية (SEAS) والمؤلف الرئيسي للمقال.” إذا فهمنا سلوك قطرات المطر الفردية ، فيمكننا تمثيل هطول الأمطار بشكل أفضل في نماذج مناخية معقدة. “

يتمثل أحد الجوانب الحاسمة لسلوك قطرات المطر ، على الأقل بالنسبة لمصممي المناخ ، في ما إذا كانت قطرة المطر تصل إلى سطح الكوكب أم لا ، لأن الماء في الغلاف الجوي يلعب دورًا مهمًا في المناخ.الكواكب. تحقيقا لهذه الغاية ، الحجم مهم. كبير جدا و خريف سوف ينكسر بسبب التوتر السطحي غير الكافي ، سواء كان الماء أو الميثان أو الحديد السائل شديد الحرارة مثل على كوكب خارجي يسمى WASP-76b. صغير جدًا وسيتبخر القطرة قبل أن تصل إلى السطح.

حدد لوفتوس ووردزورث منطقة Goldilocks لحجم قطرات المطر باستخدام ثلاث خصائص فقط: شكل القطرة ، ومعدل السقوط ، ومعدل التبخر.

أشكال القطرات هي نفسها بالنسبة لمواد المطر المختلفة وتعتمد بشكل أساسي على شدة السقوط. في حين أن الكثير منا يمكن أن يتخيل قطيرة تقليدية على شكل دمعة ، فإن قطرات المطر تكون في الواقع كروية عندما تكون صغيرة ، وتصبح محشورة مع نموها بشكل أكبر حتى تأخذ شكل الجزء العلوي من كعكة الهامبرغر. تعتمد سرعة السقوط على هذا الشكل بالإضافة إلى جاذبية وسماكة الهواء المحيط.

معدل التبخر أكثر تعقيدًا ، حيث يتأثر بتكوين الغلاف الجوي والضغط ودرجة الحرارة ، الرطوبة النسبية و اكثر.

مع أخذ كل هذه الخصائص في الاعتبار ، وجد لوفتوس ووردزورث أنه في ظل مجموعة واسعة من الظروف الكوكبية ، فإن حساب سقوط قطرات المطر يعني أنه لا يمكن إلا لجزء صغير جدًا من أحجام القطرات المحتملة في السحابة أن تصل إلى السطح.

قال لوفتوس: “يمكننا استخدام هذا السلوك لإرشادنا أثناء نمذجة دورات السحب على الكواكب الخارجية”.

“المعرفة التي نتعلمها من التفكير قطرات المطر وقال وردزورث “إن السحب في البيئات المختلفة ضرورية لفهم قابلية الكواكب الخارجية للسكنى”. “وعلى المدى الطويل ، يمكنها أيضًا مساعدتنا على فهم مناخ الأرض نفسها بشكل أفضل.