In circa 25 anni di ricerche sono stati scoperti migliaia di pianeti extrasolari molti dei quali di grandi dimensioni, altri simili per massa e diametro alla Terra. Non sappiamo quanti tra questi mondi ospitano forme di vita, ma sappiamo che gli esopianeti abitabili esistono e i futuri strumenti di osservazione ci permetteranno di caratterizzarne l’atmosfera.
In futuro gli esseri umani potrebbero giungere sulla superficie di esopianeti abitabili. Quei mondi lontani potrebbero essere completamente diversi dal nostro pianeta, probabilmente potremmo riconoscere solo una cosa: la pioggia.
In un recente articolo, un team di ricercatori dell’università di Harvard hanno scoperto che le gocce di pioggia sono simili anche in ambienti planetari diversi come la Terra o Giove. Capire come si comportano le gocce d’acqua non solo sarà utile per scoprire com’era in passato il clima di Marte ma ci permetterà di identificare esopianeti abitabili attorno a stelle lontane.
L’importanza del comportamento delle gocce la riassume Kaitlyn Loftus, studente laureato al Dipartimento di Scienze della Terra e Planetarie e autore principale dell’articolo che sottolinea l’importanza del ciclo delle nuvole quando si cercano esopianeti abitabili.
Le nuvole e le precipitazioni sono un fenomeno complesso da ricostruire con dei modelli complessi. Per questo i ricercatori stanno cercando modi più semplici per capire come si evolvono le nuvole. Per farlo un primo passo importante è capire se le goccioline che compongono le nuvole evaporano nell’atmosfera o raggiungono la superficie sotto forma di pioggia.
Come ha spiegato Robin Wordsworth, professore associato di scienze ambientali e ingegneria della Harvard John A. Paulson School of Engineering and Applied Sciences (SEAS) e autore senior dell’articolo, il ciclo della pioggia è di vitale importanza per tutti gli esopianeti abitabili. Se si riesce a stabilire il comportamento delle gocce di pioggia si potranno realizzare dei modelli climatici più precisi e complessi.
Uno degli aspetti fondamentali del comportamento delle gocce di pioggia, almeno per chi realizza i complessi modelli climatici, è se la goccia di pioggia arriva o meno sulla superficie del pianeta in questione in quanto l’acqua presente nell’atmosfera riveste un ruolo fondamentale nel clima planetario.
Esopianeti abitabili e clima
Il clima infatti è influenzato anche dalle dimensioni delle gocce di pioggia. Se queste sono troppo grandi l’insufficiente tensione superficiale tenderà a romperle indipendentemente dal fatto che lo gocce siano di acqua, metano, ammoniaca o, ad esempio, ferro liquefatto (quest’ultimo sembra essere presente su un esopianeta chiamato WASP-76b). Se invece la goccia è troppo piccola e evaporerà prima di giungere sulla la superficie del pianeta.
I ricercatori che hanno redatto l’articolo, hanno individuato una zona che hanno definito “riccioli d’oro” che identifica le dimensioni che deve mantenere la goccia di pioggia utilizzando solo tre parametri: forma della goccia, velocità di caduta e velocità di evaporazione.
Le gocce hanno sempre la stessa forma a prescindere dal materiale e dipendono essenzialmente dal quanto pesano. Le gocce sono generalmente di forma sferica quando sono di piccole dimensioni e tendono ad assumere una forma schiacciata con l’aumentare delle dimensioni e quindi del proprio peso. La velocità di caduta della goccia è strettamente correlata alla forma, alla gravità e allo spessore dell’aria circostante.
La velocità di evaporazione è più complessa da calcolare, in quanto è influenzata dalla composizione atmosferica, dalla pressione, dalla temperatura, dall’umidità relativa e da una serie di fattori minori.
Prendendo in considerazione tutte le caratteristiche elencate, Loftus e Wordsworth hanno scoperto che in un’ampia gamma di condizioni planetarie, la matematica della caduta delle gocce di pioggia significa che solo una frazione molto piccola delle possibili dimensioni delle gocce presenti in una nuvola può arrivare sulla superficie del pianeta.
I ricercatori quindi vogliono utilizzare le informazioni raccolte per realizzare i modelli del ciclo delle nuvole e applicarli agli esopianeti abitabili. Queste informazioni, sottolineano i ricercatori, saranno di fondamentale importanza per definire l’abitabilità degli esopianeti scoperti e potranno essere utili anche per migliorare la comprensione del clima del nostro pianeta.
