雨滴的行为是确定我们太阳系之外潜在可居住行星的关键吗?

    来源: 赢家娱乐

      人类有一天可能会踏上另一个宜居的星球。那颗行星看起来可能与地球截然不同,但其中一件事会让人感到熟悉——雨。

      在最近发表的一篇论文中,哈佛大学的研究人员发现,在不同的行星环境中,雨滴非常相似,甚至与地球和木星完全不同的行星也是如此。了解其他行星上的雨滴的行为不仅是揭示诸如火星这样的行星上古老的气候,而且是确定我们太阳系之外潜在可居住的行星的关键。

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      该论文的主要作者,地球与行星科学系的研究生凯特琳·洛夫特斯(Kaitlyn Loftus)说:“当我们考虑行星的宜居性时,云的生命周期非常重要。” “但是云和降水确实很复杂,太复杂了,无法完全建模。我们正在寻找更简单的方法来理解云是如何演变的,第一步是云滴是在大气中蒸发还是以雨的形式到达表面。”

      哈佛大学约翰·保尔森工程与应用科学学院(SEAS)环境科学与工程系副教授罗宾·华兹华斯(Robin Wordsworth)说:“谦虚的雨滴是所有行星降水循环的重要组成部分。” “如果我们了解单个雨滴的行为,我们可以更好地表示复杂气候模型中的降雨。”

      雨滴行为的一个重要方面,至少对气候建模者来说,是雨滴是否到达地球表面,因为大气中的水在行星气候中起着重要作用。为此,大小很重要。太大了,水滴会因为表面张力不足而破裂,不管它是水、甲烷还是过热的液态铁,就像在一颗叫做WASP-76b的系外行星上一样。太小,水滴会在撞击表面之前蒸发。

      Loftus和Wordsworth仅使用三个属性(水滴形状,下落速度和蒸发速度)确定了雨滴大小的Goldilocks区。

      水滴形状在不同的雨水材料上是相同的,并且主要取决于水滴的重量。尽管我们许多人可能会想到传统的泪滴状水滴,但雨滴实际上很小时是球形的,随着雨滴的增大逐渐变细,直到转变成汉堡包顶部的形状。下降速度取决于这种形状以及重力和周围空气的厚度。

      蒸发速度更为复杂,受大气成分,压力,温度,相对湿度等的影响。

      考虑到所有这些特性,Loftus和Wordsworth发现在广泛的行星条件下,雨滴的数学计算意味着仅云中可能的液滴大小的很小一部分就能到达表面。

      Loftus说:“当我们在系外行星上模拟云周期时,我们可以使用这种行为来指导我们。”

      华兹华斯说:“我们通过思考不同环境中的雨滴和云层而获得的见解是理解系外行星宜居性的关键。” “从长远来看,它们还可以帮助我们更深入地了解地球自身的气候。”

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