En dag, mänskligheten kan trampa sin fot på en annan beboelig planet. Den planeten kan se väldigt annorlunda ut än jorden, men en sak kommer att kännas bekant – regnet.

I en färsk tidning, Harvard-forskare fann att regndroppar är anmärkningsvärt lika i olika planetariska miljöer, även planeter som är så drastiskt olika som Jorden och Jupiter. Att förstå beteendet hos regndroppar på andra planeter är nyckeln till att inte bara avslöja det antika klimatet på planeter som Mars utan för att identifiera potentiellt beboeliga planeter utanför vårt solsystem.

"Livscykeln för moln är verkligen viktig när vi tänker på planetens beboelighet, sa Kaitlyn Loftus, en doktorand vid institutionen för jord- och planetvetenskap och huvudförfattare till artikeln. "Men moln och nederbörd är verkligen komplicerade och för komplexa för att modellera helt. Vi letar efter enklare sätt att förstå hur moln utvecklas, och ett första steg är om molndroppar avdunstar i atmosfären eller kommer upp till ytan som regn."

"Den ödmjuka regndroppen är en viktig komponent i nederbördscykeln för alla planeter, sa Robin Wordsworth, Docent i miljövetenskap och teknik vid Harvard John A. Paulson School of Engineering and Applied Sciences (SEAS) och senior författare till artikeln. "Om vi ​​förstår hur enskilda regndroppar beter sig, vi kan bättre representera nederbörd i komplexa klimatmodeller."

En väsentlig aspekt av regndroppsbeteende, åtminstone för klimatmodellerare, är huruvida regndroppen kommer upp till planetens yta eller inte eftersom vattnet i atmosfären spelar en stor roll i planetariskt klimat. För detta ändamål, storlek spelar roll. För stor och droppen bryts isär på grund av otillräcklig ytspänning, oavsett om det är vatten, metan eller överhettad, flytande järn som på en exoplanet som heter WASP-76b. För liten och droppen kommer att avdunsta innan den träffar ytan.

Loftus och Wordsworth identifierade en Goldilocks-zon för regndroppsstorlek med bara tre egenskaper:droppform, fallande hastighet, och förångningshastighet.

Droppens former är desamma över olika regnmaterial och beror främst på hur tung droppen är. Även om många av oss kanske föreställer oss en traditionell tårformad droppe, regndroppar är faktiskt sfäriska när de är små, blir klämda när de växer sig större tills de övergår till en form som toppen av en hamburgerbulle. Fallhastigheten beror på denna form samt gravitationen och tjockleken på den omgivande luften.

Avdunstningshastigheten är mer komplicerad, påverkas av atmosfärens sammansättning, tryck, temperatur, relativ luftfuktighet med mera.

Genom att ta hänsyn till alla dessa egenskaper, Loftus och Wordsworth fann att över ett brett spektrum av planetariska förhållanden, matematiken för regndroppar som faller betyder att endast en mycket liten del av de möjliga droppstorlekarna i ett moln kan nå ytan.

"Vi kan använda detta beteende för att vägleda oss när vi modellerar molncykler på exoplaneter, sa Loftus.

"De insikter vi får genom att tänka på regndroppar och moln i olika miljöer är nyckeln till att förstå exoplaneternas beboelighet, " sa Wordsworth. "På lång sikt, de kan också hjälpa oss att få en djupare förståelse av själva jordens klimat."