Um dia, a humanidade pode pisar em outro planeta habitável. Esse planeta pode parecer muito diferente da Terra, mas uma coisa parecerá familiar - a chuva.

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Em um artigo recente, pesquisadores de Harvard descobriram que as gotas de chuva são notavelmente semelhantes em diferentes ambientes planetários, até mesmo planetas tão drasticamente diferentes como a Terra e Júpiter. Compreender o comportamento das gotas de chuva em outros planetas é a chave não apenas para revelar o antigo clima em planetas como Marte, mas também para identificar planetas potencialmente habitáveis fora do nosso sistema solar.

"O ciclo de vida das nuvens é realmente importante quando pensamos sobre a habitabilidade do planeta", disse Kaitlyn Loftus, uma estudante de pós-graduação no Department of Earth and Planetary Sciences e principal autora do artigo. "Mas as nuvens e a precipitação são realmente complicadas e complexas para modelar completamente. Estamos procurando maneiras mais simples de entender como as nuvens evoluem, e o primeiro passo é se as gotículas das nuvens evaporam na atmosfera ou chegam à superfície como chuva."

"A humilde gota de chuva é um componente vital do ciclo de precipitação para todos os planetas", disse Robin Wordsworth, Professor Associado de Ciência Ambiental e Engenharia da Escola de Engenharia e Ciências Aplicadas (SEAS) de Harvard John A. Paulson e autor sênior do artigo. "Se entendermos como as gotas de chuva individuais se comportam, podemos representar melhor a chuva em modelos climáticos complexos."

Um aspecto essencial do comportamento da gota de chuva, pelo menos para modeladores de clima, é se a gota de chuva chega ou não à superfície do planeta, porque a água na atmosfera desempenha um grande papel no clima planetário. Para esse fim, o tamanho é importante. Se for muito grande, a queda se quebrará devido à tensão superficial insuficiente, independentemente de ser água, metano ou ferro líquido superaquecido como em um exoplaneta chamado WASP-76b. Se for muito pequena, a gota evaporará antes de atingir a superfície.

Loftus e Wordsworth identificaram uma zona Goldilocks para o tamanho da gota de chuva usando apenas três propriedades: forma da gota, velocidade de queda e velocidade de evaporação.

As formas das gotas são iguais em diferentes materiais de chuva e dependem principalmente de quão pesada é a gota. Embora muitos de nós possamos imaginar uma gota tradicional em forma de lágrima, as gotas de chuva são na verdade esféricas quando pequenas, tornando-se esmagadas à medida que aumentam de tamanho, até assumir a forma de um pão de hambúrguer. A velocidade de queda depende dessa forma, bem como da gravidade e da espessura do ar circundante.

A velocidade de evaporação é mais complicada, influenciada pela composição atmosférica, pressão, temperatura, umidade relativa e muito mais.

Ao levar todas essas propriedades em consideração, Loftus e Wordsworth descobriram que em uma ampla gama de condições planetárias, a matemática da queda de gotas de chuva significa que apenas uma fração muito pequena dos tamanhos possíveis de gota em uma nuvem pode atingir a superfície.

"Podemos usar esse comportamento para nos guiar enquanto modelamos os ciclos de nuvem em exoplanetas", disse Loftus.

"As percepções que ganhamos ao pensar sobre gotas de chuva e nuvens em diversos ambientes são fundamentais para entender a habitabilidade dos exoplanetas", disse Wordsworth. "A longo prazo, eles também podem nos ajudar a obter uma compreensão mais profunda do clima da própria Terra."

Mais informações: Kaitlyn Loftus et al. The Physics of Falling Raindrops in Diverse Planetary Atmospheres, Journal of Geophysical Research: Planets (2021). DOI: 10.1029 / 2020JE006653

Fonte: Phys