研究发现外星雨滴与地球上的雨滴十分地相似

IT新视野
广告

一项新的研究发现,其他行星和卫星上的雨滴大小与地球上的雨滴差不多,尽管它们的化学成分不同,落在非常不同的大气中。研究人员说,研究结果显示,在大范围的行星条件下,从云中落下的雨滴惊人地相似,这可以帮助科学家更好地了解其他星球的气候和降水周期。

地球上的雨滴是由水组成的,而太阳系其他部分的降水则是由一些更不寻常的东西组成的。在金星上,下一个是硫酸;在木星上,是氦和粘性氨。在火星上,是二氧化碳或干冰。在土卫六上,土星的卫星,下面是甲烷,或液化天然气。然而,在海王星上,科学家们怀疑它含有钻石形式的纯碳。如果条件合适,它甚至可以把铁或石英放在某些行星上。

研究发现外星雨滴与地球上的雨滴十分地相似-第1张图片-IT新视野

一项关于从云层落下的水滴的物理行为的新研究发现,只有云层中的水滴大小范围有限,半径约为十分之一毫米到几毫米,才能以雨水的形式到达岩石行星的表面。这是一个相当窄的尺寸范围,因为雨滴在云中形成时体积增加了大约一百万倍。

结果还表明,在不同的行星条件下,雨滴下落的最大尺寸是相似的。不同类型水滴的最大尺寸大约是地球上雨水的一半到六倍,这取决于地球的引力(引力越强,雨滴越小)。下图比较了地球、火星、木星、土星和土卫六的雨滴大小。

哈佛大学行星科学家、《地球物理研究杂志》(AGU)这项新研究的主要作者Kaitlin lofts说,这些具有不同成分的雨滴可以有一个相当小的稳定尺寸范围,它们基本上被限制在相同的最大尺寸。该杂志发表关于太阳系内外行星、卫星和天体形成和演化的研究。

研究发现外星雨滴与地球上的雨滴十分地相似-第2张图片-IT新视野

在这项新的研究中,Loftus和同事Robin Wordsworth利用数学和物理原理模拟了液态水滴在行星大气中的下落。他们想确定水滴从云层落到地球表面的可能大小范围。太大的雨滴会分解成更小的雨滴,太小的雨滴在降落前会蒸发。他们首先确定了地球和火星等岩石行星上水滴可能大小的范围,同时考虑了温度、压力、相对湿度、云层到地面的距离以及行星引力的强度等大气条件。

他们发现,半径小于十分之一毫米的雨滴在到达地面前会蒸发,而半径超过几毫米的雨滴在降落时会分解成更小的雨滴。然后他们研究了液滴是如何降落在木星和土星等拥有巨大大气层的行星上的。通过比较现代地球、古代火星和这些较大的气态行星,他们发现雨滴在空气中的运动方式相似,尽管构成“空气”的因素在不同行星之间有很大差异。

根据研究人员的计算,即使不同的液体组成了雨滴,这些外星雨滴与熟悉的水滴也没有太大区别。例如,土卫六上最大的甲烷雨滴大约是地球上的两倍。Loftus不确定为什么最大的雨滴大小如此均匀,但她怀疑这可能是由于雨滴的表面张力和密度之间的关系。

洛夫斯说,这一发现将有助于科学家更好地模拟其他行星的状况,因为降水是行星气候和营养循环的关键组成部分。模拟遥远世界的降水情况也有助于研究人员解释太空望远镜如何观测系外行星的大气层。

抱歉,评论功能暂时关闭!