马特·威廉姆斯，《今日宇宙》 这里沿着土耳其萨尔达湖海岸线看到的岩石是随着时间的推移由微生物形成的，这些微生物在水中捕获矿物质和沉积物
信用:美国航天局/JPL-加州理工学院 在土星最大的卫星土卫六上，经常下雨
和地球一样，这些雨是液体在表面蒸发，在天空凝结，然后以降水的形式落回到地表的结果
在地球上，这被称为水文(或水)循环，是我们气候不可或缺的一部分
在泰坦的例子中，同样的步骤都在那里，但是被交换的是甲烷而不是水
近年来，科学家们发现了涉及系外行星的类似模式的证据，从熔融金属到熔岩雨，应有尽有！这就提出了一个问题:外星世界的降雨有多奇特
最近，哈佛大学的一组研究人员进行了一项研究，他们研究了在不同的太阳系外行星环境中，雨水会有什么不同
这项研究是由凯特琳·洛夫特斯博士进行的
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哈佛大学地球和行星科学系的学生
她的指导教授(也是这项研究的合著者)是罗宾·D
华兹华斯，哈佛大学工程和应用科学学院(SEAS)华兹华斯行星气候和大气进化研究小组组长
对降水的研究和对地球过去降雨的记录让科学家们对地球气候的动力学性质有了很多了解
不幸的是，对系外行星进行同样的研究尚不可能，这使得科学家无法对它们潜在的可居住性施加更严格的限制
然而，对地球上这些条件的了解帮助科学家预测了火星和土卫六的行星气候
为了他们的研究，洛夫特斯和华兹华斯研究了如何将这种方法应用于外行星
正如洛夫特斯通过电子邮件向《今日宇宙》解释的那样: 太阳系外行星开普勒62f需要富含二氧化碳的大气，水才能以液态存在
学分:美国宇航局艾姆斯/JPL-加州理工学院/麻省理工学院
派尔 “可居住性的一个关键组成部分是气候(测试一颗行星是否能支持液态地表水)
在不同的行星环境中理解气候的不确定性的一个主要驱动力(甚至，比如，现代地球向更高二氧化碳水平的转变)是云的行为
降水是云“死亡”的一个关键方式，所以理解降水如何工作可以帮助我们约束云的行为，并最终更好地预测行星气候
“降水还有助于控制大气中的水分含量
由于水蒸气是一种非常好的温室气体，大气中水含量的平衡也会影响气候
最后，降雨是负反馈机制的一个重要组成部分，以稳定行星气候(碳酸盐-硅酸盐循环)，这是外行星“可居住区”概念的基础
" 洛夫特斯补充说，当下一代望远镜加入寻找潜在的可居住系外行星的行列时，这些知识将是必不可少的
在未来几年，天文学家和天体生物学家将能够对系外行星大气进行直接成像研究
建立模型来预测云和水蒸气在这些行星上的行为将对测量它们的可居住性大有帮助
虽然预测一颗遥远的系外行星的降水模式非常困难，但有一个因素很容易理解，那就是单个雨滴的行为
考虑到从云中落下的每一滴雨滴都是由流体动力学、热力学和大气条件共同控制的，他们的研究可以揭示一个星球的气候
洛夫特斯和教授
华兹华斯继续展示了如何根据三个关键属性来计算三个关键属性:它们的形状、下落速度和蒸发速度
洛夫特斯说: 一位艺术家对太阳系外行星HR8799e的插图
欧洲南方天文台超大型望远镜干涉仪上的重力仪器首次对这颗行星及其大气层进行了直接光学观测
信用:股票期权
calada “云和降水非常依赖于非常小的尺度(云滴/雨滴~微米-毫米)、中等尺度(云，公里-10s公里)和非常大的尺度(行星尺度的水量平衡)
在一个单一的模型中精确地表示所有这些比例对于现代(或可预见的未来)计算机来说是不容易处理的
" “我们正试图用水循环中最简单、最容易理解的部分——云下的雨滴——来限制所有复杂性中“重要”的部分，”她补充道
重要当然是一个主观的术语，但在这种情况下，它需要跟踪有多少大气中的水蒸气最终会在表面变成水——这是我们所知的生命存在的一个关键要求
从这三个性质，他们能够获得一个简单的表达式来解释更复杂的方程中雨滴的行为
最终，他们发现(在广泛的行星条件下)，只有相对较小范围内的雨滴才能到达地表
正如洛夫特斯所指出的，他们的研究可以在未来的复杂气候模型中改善降雨的表现: “目前，我们对云和降水在更大的气候系统中如何工作的理解，很大程度上是由我们在地球上看到的(和已经看到的)所驱动的
然而，这给将这种经验主义转移到许多物理条件不同的制度的有效性留下了许多不确定性
“任何非现代地球科学问题都有许多大问号，这取决于云/降水的行为
这项工作试图慢慢建立能力，发展基于理论的对现代地球之外的云和降水行为的预期，并最终对这些大问号施加更好的约束
" 在这位艺术家的构想中展示的美国宇航局的詹姆斯·韦伯望远镜，将提供更多关于以前探测到的系外行星的信息
2020年以后，预计会有更多的下一代太空望远镜在其发现的基础上发展
信用:NASA 当詹姆斯·韦伯太空望远镜于2021年10月31日发射时，这将非常方便
利用其先进的红外仪器和光谱仪套件，詹姆斯·韦伯将能够研究质量较小的系外行星的大气，这些系外行星的轨道更靠近它们的恒星
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可能适合居住的岩石行星最有可能居住的地方
这将使科学家能够确定这些行星大气的化学成分，其中可能包括水蒸气和其他“生物标志”
“其他望远镜，如欧洲南方天文台的超大型望远镜、巨型麦哲伦望远镜和南希·格雷斯·罗马太空望远镜将能够对系外行星进行类似的直接成像研究
这些仪器将允许前所未有水平的系外行星表征，这是系外行星研究近年来一直在转变的方向
随着4000多颗已确认的系外行星可供研究，天文学家不再专注于寻找有前途的研究候选对象
在这个节骨眼上，是要搞清楚这几个考生中，哪一个符合人生的要求！ 研究结果发表在一篇题为“不同行星大气中雨滴下落的物理学”的论文中，该论文最近出现在网上，并提交给《地球物理研究杂志:行星》发表
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