La pioggia in un mondo alieno

gocce di pioggia

Precipitazioni di metano

Su Titano, la luna più grande di Saturno, piove regolarmente. Come per la Terra, queste piogge sono il risultato del liquido che evapora sulla superficie, si condensa nell’atmosfera e ricade in superficie come precipitazione.

Sul nostro pianeta questo processo è noto come ciclo idrologico (o dell’acqua), ed è una parte indispensabile del nostro clima. Nel caso di Titano ci sono tutti gli stessi passaggi, ma è il metano che viene scambiato nel ciclo e non l’acqua.

Piogge di qualsiasi tipo

Negli ultimi anni, gli scienziati hanno trovato prove di processi simili che coinvolgono esopianeti, con qualsiasi elemento, dal metallo fuso alla pioggia di lava! Ciò solleva la questione di quanto possano essere esotiche le piogge sui mondi alieni. Recentemente, un team di ricercatori della Havard University ha condotto uno studio in cui si è studiato come la pioggia sarebbe diversa in una vasta gamma di ambienti planetari extrasolari.

La ricerca sulle precipitazioni e le registrazioni delle piogge passate sulla Terra hanno insegnato agli scienziati molto sulla natura dinamica del suo clima. Sfortunatamente, questa stessa ricerca non è ancora possibile con gli esopianeti, il che impedisce agli scienziati di essere in grado di porre vincoli più stretti alla loro potenziale abitabilità. Tuttavia, la conoscenza di queste condizioni sulla Terra ha aiutato gli scienziati a prevedere i climi planetari su Marte e Titano.

Il clima e la vita

Una componente chiave dell’abitabilità di un pianeta è lo studio del suo clima, per testare se esso può supportare la presenza di acque superficiali liquide.

Uno dei principali fattori di incertezza nella comprensione del clima in diversi ambienti planetari è il comportamento delle nuvole. La precipitazione può considerarsi un modo attraverso il quale le nuvole “muoiono”, quindi capire come funzionano le precipitazioni può aiutarci a studiare i comportamenti delle nuvole e, infine, a prevedere meglio il clima planetario.

Le precipitazioni aiutano inoltre a controllare la quantità di acqua che rimane nell’atmosfera. Poiché il vapore acqueo è un ottimo gas serra, questo bilanciamento della quantità di acqua presente in un’atmosfera può anche avere un impatto sul clima.

Osservazioni più dettagliate

Per migliorare tale tipo di conoscenza sarà essenziale la costruzione di telescopi di nuova generazione, in grado di individuare pianeti extrasolari potenzialmente abitabili, ma soprattutto di ottenere immagini dirette delle loro atmosfere. Soltanto così si potranno mettere a punto modelli che ci consentiranno di prevedere come si comportano le nuvole e il vapore acqueo su questi pianeti e, quindi, se in essi possano esistere forme di vita.

Si spera molto sulle osservazioni del telescopio spaziale James Webb, che sarà lanciato il 31 ottobre 2021. Con i suoi avanzati strumenti e spettrometri a infrarossi, il James Webb sarà in grado di studiare le atmosfere di esopianeti di piccola massa che orbitano più vicino al loro stelle, cioè dove è più probabile che risiedano pianeti rocciosi potenzialmente abitabili.

Con oltre 4000 pianeti extrasolari scoperti, e quindi disponibili per lo studio, gli astronomi non sono più concentrati esclusivamente sulla ricerca di altri pianeti, ma sul capire quali di quelli già scoperti possano soddisfare i requisiti per la presenza vita.

Studiare le singole gocce di pioggia

Sebbene prevedere i modelli di precipitazione di un esopianeta distante sia molto difficile, un componente che può essere facilmente compreso è il comportamento delle singole gocce di pioggia.

Dato che ogni goccia di pioggia che cade da una nuvola è governata da una combinazione di dinamica dei fluidi, termodinamica e condizioni atmosferiche, il loro studio può rivelare molto sul clima di un pianeta. In particolare, tre sono le proprietà delle gocce di pioggia da analizzare: la loro forma, la loro velocità di caduta e la velocità alla quale evaporano.

Lo studio accurato delle prcipitazioni coinvolge diverse scale di dimensioni: si va da quelle molto piccole delle gocce di pioggia (micron/millimetri) a quelle medie delle nuvole (1-10 chilometri circa), alle scale molto grandi con le quali si considerano i bilanci idrici su scala planetaria.

Al momento nessun computer è in grado di rappresentare accuratamente tutte queste scale in un unico modello che possa permetterci di fare previsioni sull’evoluzione delle precipitazioni.

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