La taille des gouttes de pluie peut aider à identifier les planètes potentiellement habitables en dehors de notre système solaire –

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  • Un jour, l’humanité pourrait marcher sur une autre planète habitable. Cette planète peut sembler très différente de la Terre, mais une chose vous semblera familière: la pluie.

    Dans un article récent, des chercheurs de Harvard ont découvert que les gouttes de pluie sont remarquablement similaires dans différents environnements planétaires, même des planètes aussi radicalement différentes que la Terre et Jupiter. Comprendre le comportement des gouttes de pluie sur d’autres planètes est essentiel non seulement pour révéler l’ancien climat sur des planètes comme Mars, mais aussi pour identifier des planètes potentiellement habitables en dehors de notre système solaire.

    «Le cycle de vie des nuages ​​est vraiment important lorsque nous pensons à l’habitabilité de la planète», a déclaré Kaitlyn Loftus, étudiante diplômée au Département des sciences de la Terre et des planètes et auteur principal de l’article. “Mais les nuages ​​et les précipitations sont vraiment compliqués et trop complexes pour être modélisés complètement. Nous recherchons des moyens plus simples de comprendre comment les nuages ​​évoluent, et une première étape consiste à savoir si les gouttelettes de nuages ​​s’évaporent dans l’atmosphère ou parviennent à la surface sous forme de pluie.”

    “L’humble goutte de pluie est une composante vitale du cycle des précipitations pour toutes les planètes”, a déclaré Robin Wordsworth, professeur agrégé de sciences et d’ingénierie de l’environnement à la Harvard John A. Paulson School of Engineering and Applied Sciences (SEAS) et auteur principal de l’article . “Si nous comprenons comment se comportent les gouttes de pluie individuelles, nous pouvons mieux représenter les précipitations dans des modèles climatiques complexes.”

    Un aspect essentiel du comportement des gouttes de pluie, du moins pour les modélisateurs climatiques, est de savoir si la goutte de pluie parvient ou non à la surface de la planète, car l’eau dans l’atmosphère joue un rôle important dans le climat planétaire. À cette fin, la taille compte. Trop grosse et la goutte se brisera en raison d’une tension superficielle insuffisante, qu’il s’agisse d’eau, de méthane ou de fer liquide surchauffé comme sur une exoplanète appelée WASP-76b. Trop petit et la goutte s’évaporera avant de toucher la surface.

    Loftus et Wordsworth ont identifié une zone Boucle d’or pour la taille des gouttes de pluie en utilisant seulement trois propriétés: la forme de la goutte, la vitesse de chute et la vitesse d’évaporation.

    Les formes des gouttes sont les mêmes pour différents matériaux de pluie et dépendent principalement de la gravité de la goutte. Alors que beaucoup d’entre nous peuvent imaginer une gouttelette traditionnelle en forme de larme, les gouttes de pluie sont en fait sphériques lorsqu’elles sont petites, devenant écrasées à mesure qu’elles grandissent jusqu’à ce qu’elles prennent une forme comme le haut d’un pain à hamburger. La vitesse de chute dépend de cette forme ainsi que de la gravité et de l’épaisseur de l’air ambiant.

    La vitesse d’évaporation est plus compliquée, influencée par la composition atmosphérique, la pression, la température, l’humidité relative et plus encore.

    En tenant compte de toutes ces propriétés, Loftus et Wordsworth ont découvert que dans un large éventail de conditions planétaires, le calcul de la chute des gouttes de pluie signifie que seule une très petite fraction des tailles de gouttes possibles dans un nuage peut atteindre la surface.

    «Nous pouvons utiliser ce comportement pour nous guider lorsque nous modélisons les cycles des nuages ​​sur les exoplanètes», a déclaré Loftus.

    «Les connaissances que nous tirons de la réflexion sur les gouttes de pluie et les nuages ​​dans divers environnements sont essentielles pour comprendre l’habitabilité des exoplanètes», a déclaré Wordsworth. «À long terme, ils peuvent également nous aider à mieux comprendre le climat de la Terre elle-même».

    Cette recherche a été soutenue par la National Science Foundation par le biais de la subvention AST-1847120.

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