El tamaño de las gotas de lluvia puede ayudar a identificar planetas potencialmente habitables fuera de nuestro sistema solar

Un día, la humanidad puede poner un pie en otro planeta habitable. Ese planeta puede verse muy diferente a la Tierra, pero una cosa te resultará familiar: la lluvia.

En un artículo reciente, los investigadores de Harvard encontraron que las gotas de lluvia son notablemente similares en diferentes entornos planetarios, incluso planetas tan drásticamente diferentes como la Tierra y Júpiter. Comprender el comportamiento de las gotas de lluvia en otros planetas es clave no solo para revelar el clima antiguo en planetas como Marte, sino también para identificar planetas potencialmente habitables fuera de nuestro sistema solar.

“El ciclo de vida de las nubes es realmente importante cuando pensamos en la habitabilidad del planeta”, dijo Kaitlyn Loftus, estudiante de posgrado en el Departamento de Ciencias Planetarias y de la Tierra y autora principal del artículo. “Pero las nubes y las precipitaciones son realmente complicadas y demasiado complejas para modelarlas por completo. Estamos buscando formas más sencillas de comprender cómo evolucionan las nubes, y un primer paso es si las gotas de nubes se evaporan en la atmósfera o llegan a la superficie en forma de lluvia”.

“La humilde gota de lluvia es un componente vital del ciclo de precipitación para todos los planetas”, dijo Robin Wordsworth, profesor asociado de ciencia e ingeniería ambientales en la Escuela de Ingeniería y Ciencias Aplicadas (SEAS) de Harvard John A. Paulson y autor principal del artículo. . “Si entendemos cómo se comportan las gotas de lluvia individuales, podremos representar mejor la lluvia en modelos climáticos complejos”.

Un aspecto esencial del comportamiento de las gotas de lluvia, al menos para los modeladores climáticos, es si la gota llega o no a la superficie del planeta porque el agua en la atmósfera juega un papel importante en el clima planetario. Con ese fin, el tamaño importa. Demasiado grande y la gota se romperá debido a una tensión superficial insuficiente, independientemente de si es agua, metano o hierro líquido sobrecalentado, como en un exoplaneta llamado WASP-76b. Demasiado pequeña y la gota se evaporará antes de tocar la superficie.

Loftus y Wordsworth identificaron una zona de Ricitos de Oro para el tamaño de las gotas de lluvia usando solo tres propiedades: forma de gota, velocidad de caída y velocidad de evaporación.

Las formas de las gotas son las mismas en diferentes materiales de lluvia y dependen principalmente del peso de la gota. Si bien muchos de nosotros podemos imaginarnos una gota tradicional en forma de lágrima, las gotas de lluvia son en realidad esféricas cuando son pequeñas y se aplastan a medida que crecen hasta que adquieren una forma como la parte superior de un bollo de hamburguesa. La velocidad de caída depende de esta forma, así como de la gravedad y el grosor del aire circundante.

La velocidad de evaporación es más complicada, influenciada por la composición atmosférica, la presión, la temperatura, la humedad relativa y más.

Al tener en cuenta todas estas propiedades, Loftus y Wordsworth descubrieron que en una amplia gama de condiciones planetarias, la matemática de la caída de gotas de lluvia significa que solo una fracción muy pequeña de los posibles tamaños de gota en una nube puede alcanzar la superficie.

“Podemos utilizar este comportamiento para guiarnos mientras modelamos los ciclos de nubes en exoplanetas”, dijo Loftus.

“Los conocimientos que obtenemos al pensar en las gotas de lluvia y las nubes en diversos entornos son clave para comprender la habitabilidad de los exoplanetas”, dijo Wordsworth. “A largo plazo, también pueden ayudarnos a obtener una comprensión más profunda del clima de la Tierra”.