Las gotas de lluvia en otros planetas son similares a las de la Tierra

Su tamaño y forma, ya sea de metano u otros componentes, son como los de nuestro planeta, según una investigación astronómica efectuada por expertos de la Universidad de Harvard

El exoplaneta HD 209458b transita su estrella supercaliente y tiene precipitaciones (University of Warwick/Mark Garlick)
El exoplaneta HD 209458b transita su estrella supercaliente y tiene precipitaciones (University of Warwick/Mark Garlick)

La lluvia como la conocemos no es exclusiva del planeta Tierra, ya que en otros mundos también existen las precipitaciones. Aunque aquí lo que llueve es agua, fuera de nuestro planeta podemos hallar ácido sulfúrico que cae en Venus, granizo en Júpiter y lluvia de metano en Titán, la mayor luna de Saturno. Los científicos también creen que en Neptuno y Urano lo que cae son diamantes.

Incluso, fuera de nuestro Sistema Solar, hay exoplanetas con vapor de agua en su atmósfera y otros tan calientes el hierro o las piedras de silicio o cuarzo son las que llueven. Científicos planetarios de la Universidad de Harvard, en los Estados Unidos, han publicado una importante investigación en la que descubrieron cómo son las gotas de lluvia en la Tierra y más allá.

La evolución de una sola gota de lluvia que cae debajo de una nube se rige por la dinámica de fluidos y la termodinámica fundamentalmente transferible a atmósferas planetarias más allá de la Tierra moderna. En nuestra investigación, mostramos cómo tres propiedades que caracterizan las gotas de lluvia que caen —forma de gota de lluvia, velocidad terminal y tasa de evaporación— pueden calcularse en función del tamaño de la gota de lluvia en cualquier atmósfera planetaria”, explicaron los científicos Kaitlyn Loftus y Robin D. Wordsworth, autores del trabajo publicado en la revista Advancing Earth and Space Science.

La superficie del exoplaneta recién descubierto llamado Gliese 486 b, un tipo de planeta conocido como "Súper Tierra", se ve en una impresión artística sin fecha (Renderarea/Distribuida vía Reuters)
La superficie del exoplaneta recién descubierto llamado Gliese 486 b, un tipo de planeta conocido como "Súper Tierra", se ve en una impresión artística sin fecha (Renderarea/Distribuida vía Reuters)

“Demostramos que estas características simples e interrelacionadas limitaban estrechamente el rango de tamaño posible de las gotas de lluvia en una atmósfera determinada, independientemente de los mecanismos de crecimiento poco entendidos. A partir de las ecuaciones que gobiernan la caída y la evaporación de las gotas de lluvia, probamos que la capacidad de estas para transportar verticalmente el calor latente y la masa condensable puede ser bien capturada por un nuevo número adimensional”, agregaron los expertos.

El comportamiento de las nubes y las precipitaciones en los planetas, más allá de la Tierra, es poco conocido, pero comprender las nubes y las precipitaciones es importante para predecir los climas planetarios e interpretar los registros de precipitaciones pasadas conservados en las superficies de la Tierra, Marte y Titán. Un componente del sistema de nubes y precipitación que se puede entender fácilmente es el comportamiento de las gotas de lluvia individuales.

Las lluvias son el transporte de un material o elemento condensable en una fase condensada, ya sea líquida o sólida, por la atmósfera que llega en ocasiones hasta el suelo. Para completar el ciclo, una fuerza externa, generalmente calor interno o el de una estrella, vuelve a evaporar el material y todo vuelve a empezar. Este proceso es igual ya se trate de planetas rocosos como la Tierra, gaseosos supercalientes o incluso los más gélidos. Allí, donde las precipitaciones son en estado líquido, rigen las mismas leyes que en la Tierra. Por ejemplo, todas las gotas de lluvia extraterrestre tienden a ser esféricas y de un abanico limitado de tamaños.

Impresión artística del exoplaneta GJ 1132b. Imagen: Nasa, ESA, and R. Hurt (IPAC/Caltech). EFE
Impresión artística del exoplaneta GJ 1132b. Imagen: Nasa, ESA, and R. Hurt (IPAC/Caltech). EFE

“Esto se debe a que la fase líquida es muy flexible, por lo que la forma depende básicamente de la fuerza de la gravedad (cuánto de pesada es la gota de lluvia) versus la fuerza de la tensión superficial, algo que evoluciona de manera similar a medida que aumenta el tamaño de las gotas en todos los planetas”. Solo destaca una excepción, que también es aparentemente universal: “Cuando se acercan mucho a su tamaño máximo, se parecen más a la parte superior de un panecillo de hamburguesa, que es básicamente un esferoide aplanado en la parte inferior”, explicó la científica Kaitlyn Loftus.

“El por qué exacto del tamaño de las precipitaciones aún no se comprende bien incluso para la Tierra actual, pero lo que vemos en nuestro planeta hoy en día es que el tamaño promedio de las gotas de lluvia aumenta a medida que llueve más fuerte hasta que, en los aguaceros muy torrenciales, el tamaño promedio se vuelve constante y vemos más gotas de lluvia en su lugar”, agregó la científica estadounidense.

La variación de ese tamaño entre los distintos planetas no es muy grande. El diámetro promedio que una gota de lluvia puede tener en la Tierra es de 11,18 milímetros, algo mayor que el de las gotas también de agua de Saturno y un tercio mayores que las de amoniaco de Júpiter. Las más grandes que han estimado, con un ancho de 29,96 milímetros, son las de metano que se precipitan sobre Titán. Es el cuerpo planetario más parecido a la Tierra que hay en el Sistema Solar, lo que hace que su ciclo atmosférico sea parecido, aunque sus componentes sean distintos.

El por qué exacto del tamaño de las precipitaciones aún no se comprende en exoplanetas o bien incluso para la Tierra actual(
Centro de Astrofísica Harvard & Smithsonian)
El por qué exacto del tamaño de las precipitaciones aún no se comprende en exoplanetas o bien incluso para la Tierra actual( Centro de Astrofísica Harvard & Smithsonian)

La lluvia en Titán es probablemente similar a la del Reino Unido, principalmente lloviznas, pero con algunas fuertes lluvias ocasionales en las regiones ecuatoriales y posiblemente en las latitudes altas en el verano. Solo que allí lo que cae del cielo es metano. Las gotas de metano deberían caer algo más lentamente sobre Titán, ya que la gravedad es mucho menor y la atmósfera más densa”, destacó el profesor Geoffrey Vallis, de la universidad británica de Exeter.

Pero las cosas son algo diferentes en Júpiter. En este gigante gaseoso hay nubes de vapor de agua, pero son invisibles para los humanos, ocultadas por capas de amoníaco o hidrosulfuro de amonio. Pero, con lo que se sabe de la atmósfera del planeta, lo que dicta la física y la dinámica de fluidos y una fuerza de la gravedad dos veces y media la de la Tierra, los autores del estudio estiman que las gotas allí no deben de tener un diámetro mayor de siete milímetros. El problema es que graniza más de lo que llueve.

Loftus, la coautora del estudio sobre las gotas de lluvia, aclara aquí que no han modelado cómo son las precipitaciones en estado sólido. “La nieve o el granizo son más complicados porque pueden tener muchas formas diferentes para la misma cantidad de agua en un copo de nieve o piedra”, explica. Lo que sí han hecho Loftus y su colega Robin Wordsworth en su trabajo sobre las gotas de lluvia extraterrestres fue ir más allá del Sistema Solar. Con los exoplanetas todo se complica. Se trata de enormes distancias y la escasa información de su geofísica y su atmósfera se infiere de los tenues cambios de brillo cuando pasan por delante de su estrella.

Exoplanetas lluviosos

10/03/2021 Recreación artística de un hipotético exoplaneta con luces artificiales en el lado nocturno
POLITICA ESPAÑA EUROPA ISLAS CANARIAS
RAFAEL LUIS MÉNDEZ PEÑA/SCIWORTHY.COM
10/03/2021 Recreación artística de un hipotético exoplaneta con luces artificiales en el lado nocturno POLITICA ESPAÑA EUROPA ISLAS CANARIAS RAFAEL LUIS MÉNDEZ PEÑA/SCIWORTHY.COM

A 110 años luz de la Tierra se encuentra uno de los planetas más parecidos al nuestro. De un tamaño menor, K2-18b recibe casi la misma cantidad de radiación de su estrella que los 1370 vatios por metro cuadrado con los que el Sol baña a la Tierra. En 2019, tres telescopios espaciales distintos determinaron que es un exoplaneta con abundante cantidad de vapor de agua. Todo indica que las gotas de lluvia allí deben de ser muy parecidas a las terrestres.

Los planetas descubiertos fuera de nuestro sistema solar son llamados exoplanetas, y WASP-76b es uno de los más extremos en términos de clima y química. Forma parte de una familia de exoplanetas avistados en los últimos años y denominados gigantes gaseosos “ultracalientes”.

Está ubicado muy cerca de su estrella, que es casi dos veces más grande que el Sol. WASP-76b orbita solo tres veces el radio de esa estrella, mucho más cerca de lo que Mercurio -el planeta más interior de nuestro sistema solar- orbita al Sol. La misma cara se enfrenta siempre a su estrella, lo mismo que pasa con la Luna y la Tierra.

Recreación artística del exoplaneta WASP-107b y su estrella, WASP-107 (EFE/ESA/Hubble, NASA, M. Kornmesser)
Recreación artística del exoplaneta WASP-107b y su estrella, WASP-107 (EFE/ESA/Hubble, NASA, M. Kornmesser)

WASP-76b recibe 4000 veces más radiación solar que la Tierra del Sol y su cara iluminada está achicharrada, con temperaturas de 2400 grados Celsius. Este terrible calor evapora los metales presentes en el planeta, con fuertes vientos que llevan vapor de hierro a la cara oscura -más fría-, donde se condensa en gotas líquidas. Puede que la lluvia de hierro fundido sea algo único en estos exoplanetas “ultracalientes”, según el astrónomo de la Universidad de Ginebra David Ehrenreich, quien dirigió el estudio publicado en la revista Nature.

WASP-76b ilustra la naturaleza exótica de algunos exoplanetas y muestra que aún queda mucho por descubrir sobre otros sistemas planetarios.

Las extremas condiciones atmosféricas halladas en WASP-76b y sus hermanos, otros gigantes gaseosos ‘ultracalientes’, no se han encontrado en ninguna parte de nuestro sistema solar y serían muy difíciles de reproducir en un laboratorio”, afirmó Ehrenreich. “Por tanto, estos objetos exóticos son laboratorios únicos para probar nuestros modelos climáticos y comprender las formas más extremas de evolución atmosférica”.

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