Gotas de chuva são usadas para encontrar planetas habitáveis

Um dia, a humanidade pode pisar em outro planeta habitável. Esse planeta pode parecer muito diferente da Terra em diversos aspectos físicos, mas uma coisa parecerá familiar: as gotas de chuva.

gota de chuva
A forma da gota, a velocidade de queda e a velocidade de evaporação são elementos fundamentais para estudar as gotas de chuva.

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.

De acordo com Kaitlyn Loftus, uma estudante de graduação no Departamento de Ciências da Terra e Planetárias e principal autora do artigo, o ciclo de vida das nuvens é realmente importante quando pensamos sobre a habitabilidade do planeta.

Nuvens e precipitação são muito complexas para simular. Estamos procurando maneiras mais simples de entender como as nuvens evoluem, e o primeiro passo é se as gotículas de nuvem evaporam na atmosfera ou chegam à superfície como chuva.

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, descreve que a gota de chuva é um componente vital do ciclo de precipitação para todos os planetas e que se entendermos como as gotas de chuva individuais se comportam, podemos representar melhor a chuva em modelos climáticos complexos.

Aspectos da gota

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 achatadas 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.

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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. A longo prazo, eles também podem nos ajudar a obter uma compreensão mais profunda do clima da própria Terra.