Μια μέρα, η ανθρωπότητα μπορεί να περπατήσει σε έναν άλλο κατοικήσιμο πλανήτη. Αυτός ο πλανήτης μπορεί να είναι πολύ διαφορετικός από τη Γη, αλλά ένα πράγμα θα είναι οικείο – η βροχή. Σε μια πρόσφατη εργασία, ερευνητές του Χάρβαρντ διαπίστωσαν ότι οι σταγόνες βροχής είναι εξαιρετικά παρόμοιες σε διαφορετικά πλανητικά περιβάλλοντα, ακόμη και σε πλανήτες τόσο ριζικά διαφορετικοί όπως η Γη και ο Δίας.
Η κατανόηση της συμπεριφοράς των σταγόνων βροχής σε άλλους πλανήτες είναι το κλειδί όχι μόνο για την αποκάλυψη του αρχαίου κλίματος σε πλανήτες όπως ο Άρης, αλλά και για τον εντοπισμό πιθανών κατοικήσιμων πλανητών έξω από το ηλιακό μας σύστημα. «Ο κύκλος ζωής των νεφών είναι σημαντικός όταν σκεφτόμαστε την κατοικησιμότητα ενός πλανήτη», δήλωσε η Kaitlyn Loftus, απόφοιτη του Τμήματος Γης και Πλανητικών Επιστημών και βασική συγγραφέας της μελέτης. «Όμως τα σύννεφα και οι βροχοπτώσεις είναι πραγματικά περίπλοκα για να τα αναλύσουμε πλήρως. Αναζητούμε απλούστερους τρόπους για να κατανοήσουμε πώς εξελίσσονται τα σύννεφα και ένα πρώτο βήμα είναι αν τα σταγονίδια υδρατμών των νεφών εξατμίζονται στην ατμόσφαιρα ή φθάνουν στο έδαφος ως βροχή».
«Η ταπεινή σταγόνα της βροχής είναι ζωτικής σημασίας στοιχείο του κύκλου του κλίματος για όλους τους πλανήτες», δήλωσε ο Robin Wordsworth, Αναπληρωτής Καθηγητής Επιστήμης και Μηχανικής Περιβάλλοντος στο Harvard John A. Paulson School of Engineering and Applied Sciences (SEAS) και επιβλέπων της μελέτης. «Αν καταλάβουμε πώς συμπεριφέρονται μεμονωμένες σταγόνες βροχής, μπορούμε καλύτερα να προσομοιώσουμε τις βροχοπτώσεις σε πιο σύνθετα κλιματικά μοντέλα».
Μια ουσιαστική πτυχή της συμπεριφοράς της σταγόνας βροχής, τουλάχιστον για τους μελετητές του κλίματος, είναι αν η σταγόνα φτάνει στην επιφάνεια του πλανήτη. Για το σκοπό αυτό, το μέγεθος έχει σημασία. Αν είναι πολύ μεγάλη η σταγόνα θα διαλυθεί λόγω ανεπαρκούς επιφανειακής τάσης, ανεξάρτητα από αποτελείται από νερό, μεθάνιο ή υγρό σίδηρο όπως συμβαίνει σε έναν εξωπλανήτη που ονομάζεται WASP-76b. Αν είναι πολύ μικρή, θα εξατμιστεί πριν φθάσει στο έδαφος.
Οι Loftus και Wordsworth χρησιμοποίησαν ένα εύρος για το μέγεθος της σταγόνας της βροχής χρησιμοποιώντας μόνο τρεις ιδιότητες: το σχήμα πτώσης, την ταχύτητα πτώσης και την ταχύτητα εξάτμισης. Τα σχήματα πτώσης είναι τα ίδια για διαφορετικά υγρά και εξαρτώνται κυρίως από το πόσο βαριά είναι η σταγόνα. Ενώ μπορεί να φανταζόμαστε ένα σταγονίδιο σε σχήμα δάκρυ, οι σταγόνες της βροχής είναι στην πραγματικότητα σφαιρικές όταν είναι μικρές, γίνονται πεπλατυσμένες καθώς μεγαλώνουν έως ότου όταν μεγαλώσουν αρκετά αποκτούν ένα σχήμα όπως ένα χάμπουργκερ. Η ταχύτητα πτώσης εξαρτάται από αυτό το σχήμα, καθώς και από τη βαρύτητα και την πυκνότητα του περιβάλλοντος αέρα. Η ταχύτητα εξάτμισης είναι πιο περίπλοκη, επηρεάζεται από την σύνθεση της ατμόσφαιρας, την πίεση, την θερμοκρασία, την σχετική υγρασία και άλλα.
Λαμβάνοντας υπόψη όλες αυτές τις ιδιότητες, οι Loftus και Wordsworth διαπίστωσαν ότι σε ένα ευρύ φάσμα πλανητικών συνθηκών, τα μαθηματικά της πτώσης της σταγόνας βροχής δείχνουν ότι μόνο ένα πολύ μικρό κλάσμα των πιθανών μεγεθών πτώσης από ένα σύννεφο μπορεί να φτάσει στην επιφάνεια. «Μπορούμε να χρησιμοποιήσουμε αυτήν τη συμπεριφορά για να μας καθοδηγήσει καθώς μοντελοποιούμε κύκλους νεφών σε εξωπλανήτες», δήλωσε η Loftus. «Οι γνώσεις που κερδίζουμε από το να σκεφτόμαστε τις σταγόνες βροχής και τα σύννεφα σε διαφορετικά περιβάλλοντα είναι το κλειδί για την κατανόηση της βιωσιμότητας ενός εξωπλανήτη», δήλωσε ο Wordsworth. «Μακροπρόθεσμα, μπορούν επίσης να μας βοηθήσουν να αποκτήσουμε μια βαθύτερη κατανόηση του ίδιου του κλίματος της Γης».
ΦΩΤΟΓΡΑΦΙΑ: Credit: Thomas Bresson. (CC BY 2.0).
ΔΙΑΒΑΣΤΕ ΕΠΙΣΗΣ: Υπερηχητικοί άνεμοι, βροχή βράχων και ωκεανοί μάγματος σε βραχώδη εξωπλανήτη!
Δεν υπάρχουν σχόλια:
Δημοσίευση σχολίου