Op een dag, de mensheid kan een voet op een andere bewoonbare planeet zetten. Die planeet kan er heel anders uitzien dan de aarde, maar één ding zal vertrouwd aanvoelen:de regen.

In een recente krant, Harvard-onderzoekers ontdekten dat regendruppels opmerkelijk veel op elkaar lijken in verschillende planetaire omgevingen, zelfs planeten die zo drastisch verschillen als de aarde en Jupiter. Inzicht in het gedrag van regendruppels op andere planeten is essentieel om niet alleen het oude klimaat op planeten zoals Mars te onthullen, maar ook om potentieel bewoonbare planeten buiten ons zonnestelsel te identificeren.

"De levenscyclus van wolken is erg belangrijk als we nadenken over de bewoonbaarheid van de planeet, " zei Kaitlyn Loftus, een afgestudeerde student bij de afdeling Aard- en Planetaire Wetenschappen en hoofdauteur van het papier. "Maar wolken en neerslag zijn echt ingewikkeld en te complex om volledig te modelleren. We zijn op zoek naar eenvoudigere manieren om te begrijpen hoe wolken evolueren, en een eerste stap is of wolkendruppels in de atmosfeer verdampen of als regen naar de oppervlakte komen."

"De nederige regendruppel is een essentieel onderdeel van de neerslagcyclus voor alle planeten, " zei Robin Wordsworth, Universitair hoofddocent Environmental Science and Engineering aan de Harvard John A. Paulson School of Engineering and Applied Sciences (SEAS) en senior auteur van het artikel. "Als we begrijpen hoe individuele regendruppels zich gedragen, we kunnen regenval beter weergeven in complexe klimaatmodellen."

Een essentieel aspect van het gedrag van regendruppels, in ieder geval voor klimaatmodelleurs, is of de regendruppel het oppervlak van de planeet haalt of niet, omdat water in de atmosfeer een grote rol speelt in het planetaire klimaat. Daartoe, grootte doet er toe. Te groot en de druppel breekt uit elkaar door onvoldoende oppervlaktespanning, ongeacht of het water is, methaan of oververhit, vloeibaar ijzer zoals op een exoplaneet genaamd WASP-76b. Te klein en de druppel zal verdampen voordat deze het oppervlak raakt.

Loftus en Wordsworth identificeerden een Goudlokje-zone voor de grootte van regendruppels met behulp van slechts drie eigenschappen:druppelvorm, dalende snelheid, en verdampingssnelheid.

Druppelvormen zijn hetzelfde voor verschillende regenmaterialen en zijn voornamelijk afhankelijk van hoe zwaar de druppel is. Hoewel velen van ons zich een traditionele traanvormige druppel kunnen voorstellen, regendruppels zijn eigenlijk bolvormig als ze klein zijn, worden platgedrukt naarmate ze groter worden totdat ze overgaan in een vorm zoals de bovenkant van een hamburgerbroodje. De valsnelheid hangt af van deze vorm, de zwaartekracht en de dikte van de omringende lucht.

Verdampingssnelheid is ingewikkelder, beïnvloed door de samenstelling van de atmosfeer, druk, temperatuur, relatieve vochtigheid en meer.

Door met al deze eigenschappen rekening te houden, Loftus en Wordsworth ontdekten dat in een breed scala van planetaire omstandigheden, de wiskunde van het vallen van regendruppels betekent dat slechts een zeer kleine fractie van de mogelijke druppelgroottes in een wolk het oppervlak kan bereiken.

"We kunnen dit gedrag gebruiken om ons te begeleiden bij het modelleren van wolkencycli op exoplaneten, ' zei Loftus.

"De inzichten die we krijgen door na te denken over regendruppels en wolken in verschillende omgevingen zijn de sleutel tot het begrijpen van de bewoonbaarheid van exoplaneten, " zei Wordsworth. "Op de lange termijn, ze kunnen ons ook helpen een dieper inzicht te krijgen in het klimaat van de aarde zelf."