สล็อตแตกง่าย กฎฟิสิกส์จำกัดขนาดของเม็ดฝนมนุษย์ต่างดาวอย่างไร

สล็อตแตกง่าย กฎฟิสิกส์จำกัดขนาดของเม็ดฝนมนุษย์ต่างดาวอย่างไร

สล็อตแตกง่าย เม็ดฝนขนาดเท่ากันไม่ว่าจะทำมาจากอะไรหรือตกลงบนดาวดวงไหนก็ตามไม่ว่าพวกมันจะทำจากมีเธนบนไททันของดาวเสาร์ของดาวเสาร์หรือเหล็กบนดาวเคราะห์นอกระบบ WASP 76b เม็ดฝนของมนุษย์ต่างดาวก็มีพฤติกรรมเช่นเดียวกันเมื่อข้ามทางช้างเผือก พวกมันอยู่ใกล้กับขนาดเดียวกันเสมอ โดยไม่คำนึงถึงของเหลวที่พวกมันสร้างขึ้นหรือบรรยากาศที่ตกลงมา ตามแบบจำลองทางกายภาพทั่วไปของฝนมนุษย์ต่างดาวรุ่นแรก

Kaitlyn Loftus นักวิทยาศาสตร์ด้านดาวเคราะห์แห่งมหาวิทยาลัยฮาร์วาร์ด 

กล่าวว่า “คุณสามารถเอาเม็ดฝนออกมาจากสิ่งต่างๆ ได้ ซึ่งตีพิมพ์สมการใหม่สำหรับสิ่งที่เกิดขึ้นกับน้ำฝนที่ตกลงมาหลังจากที่มันทิ้งก้อนเมฆใน April Journal of Geophysical Research: Planets การศึกษาก่อนหน้านี้ได้ศึกษาฝนในบางกรณี เช่น วัฏจักรของน้ำบนโลกหรือฝนมีเทนบนไททันของดาวเสาร์ ( SN: 3/12/15 ) แต่นี่เป็นการศึกษาครั้งแรกที่พิจารณาว่าฝนที่ทำมาจากของเหลวใดๆ

นักดาราศาสตร์ Tristan Guillot จากหอดูดาว Côte d’Azur ในเมืองนีซ ประเทศฝรั่งเศส กล่าวว่า “พวกเขากำลังเสนอบางสิ่งที่สามารถนำไปใช้กับดาวเคราะห์ดวงใดก็ได้ “มันเจ๋งมาก เพราะนี่คือสิ่งที่จำเป็นจริงๆ ในการทำความเข้าใจว่าเกิดอะไรขึ้น” ในบรรยากาศของโลกอื่น

การทำความเข้าใจว่าเมฆและรูปแบบการตกตะกอนมีความสำคัญต่อการเข้าใจสภาพอากาศของโลกอื่นอย่างไร เมฆปกคลุมสามารถทำให้พื้นผิวของดาวเคราะห์ร้อนหรือเย็นลงได้ และเม็ดฝนช่วยขนส่งองค์ประกอบทางเคมีและพลังงานรอบบรรยากาศ

เมฆมีความซับซ้อน ( SN: 3/5/21 ) แม้จะมีข้อมูลจำนวนมากบนคลาวด์บนโลก แต่นักวิทยาศาสตร์ก็ยังไม่เข้าใจจริงๆ ว่าพวกมันเติบโตและมีวิวัฒนาการอย่างไร

แม้ว่าเม็ดฝนจะอยู่ภายใต้กฎทางกายภาพง่ายๆ สองสามข้อ หยดน้ำที่ตกลงมามักจะมีรูปร่างคล้ายคลึงกันโดยไม่คำนึงถึงคุณสมบัติของของเหลว อัตราการระเหยของหยดนั้นกำหนดโดยพื้นที่ผิวของมัน

“โดยพื้นฐานแล้วนี่คือกลศาสตร์ของไหลและอุณหพลศาสตร์ ซึ่งเราเข้าใจเป็นอย่างดี” ลอฟตัสกล่าว

เธอและนักวิทยาศาสตร์ด้านดาวเคราะห์ของฮาร์วาร์ด โรบิน เวิร์ดสเวิร์ธ 

พิจารณาฝนในหลายรูปแบบ รวมทั้งน้ำบนโลกยุคแรก ดาวอังคารโบราณ และดาวเคราะห์นอกระบบที่เรียกว่า K2 18bที่อาจเกิดเมฆไอน้ำ ( SN: 9/11/19 ) ทั้งคู่ยังพิจารณาฝนมีเทนของไททันแอมโมเนีย “ลูกเห็ด”บนดาวพฤหัสบดี และฝนเหล็กบนดาวเคราะห์นอกระบบก๊าซร้อนจัด WASP 76b ( SN: 3/11/20 ) “สารควบแน่นที่ต่างกันทั้งหมดเหล่านี้มีพฤติกรรมเหมือนกัน [เพราะ] พวกมันถูกควบคุมด้วยสมการที่คล้ายคลึงกัน” เธอกล่าว

ทีมงานพบว่าโลกที่มีแรงโน้มถ่วงสูงกว่ามักจะสร้างเม็ดฝนขนาดเล็กลง ถึงกระนั้น เม็ดฝนทั้งหมดที่ศึกษาตกอยู่ในช่วงขนาดที่ค่อนข้างแคบ ตั้งแต่รัศมีประมาณหนึ่งในสิบของมิลลิเมตรไปจนถึงสองสามมิลลิเมตรในรัศมี ใหญ่กว่านั้นมาก และเม็ดฝนก็แหลกสลายเมื่อตกลงมา ลอฟตัสและเวิร์ดสเวิร์ธพบ มีขนาดเล็กกว่ามาก และพวกมันจะระเหยก่อนที่จะกระแทกพื้น (สำหรับดาวเคราะห์ที่มีพื้นผิวแข็ง) โดยคงความชุ่มชื้นไว้ในชั้นบรรยากาศ

ในที่สุด นักวิจัยต้องการขยายการศึกษาไปยังปริมาณน้ำฝนที่เป็นของแข็ง เช่น เกล็ดหิมะและลูกเห็บ แม้ว่าคณิตศาสตร์จะมีความซับซ้อนมากขึ้น “สุภาษิตที่ว่าเกล็ดหิมะทุกชิ้นมีเอกลักษณ์เฉพาะตัวนั้นเป็นความจริง” ลอฟตัสกล่าว

นักดาราศาสตร์ Björn Benneke จากมหาวิทยาลัยมอนทรีออล ซึ่งค้นพบไอน้ำในบรรยากาศของ K2 18b กล่าวว่า งานนี้เป็นก้าวแรกสู่การทำความเข้าใจปริมาณน้ำฝนโดยทั่วไป ซึ่งค้นพบไอน้ำในบรรยากาศของ K2 18b แต่ไม่ได้เกี่ยวข้องกับการศึกษาครั้งใหม่นี้ “นั่นคือสิ่งที่เราทุกคนมุ่งมั่นเพื่อ” เขากล่าว “เพื่อพัฒนาความเข้าใจระดับโลกเกี่ยวกับวิธีการทำงานของชั้นบรรยากาศและดาวเคราะห์ ไม่ใช่แค่ให้เป็นศูนย์กลางของโลกทั้งหมด”

และมันก็เป็นเสาอากาศวิทยุที่ในปี 1964 ได้สนับสนุนทฤษฎีบิ๊กแบงที่เพิ่งเกิดใหม่มากที่สุด Arno Penzias และ Robert Wilson วิศวกรของ Bell Labs ถูกขัดขวางด้วยเสียงฟู่อย่างต่อเนื่องในเสาอากาศคล้ายแตรขนาดเท่าบ้านซึ่งพวกเขากำลังนำมาใช้สำหรับดาราศาสตร์วิทยุ ผู้ร้ายคือรังสีที่แผ่ซ่านไปทั่วอวกาศ ทิ้งไว้ตั้งแต่ตอนที่จักรวาลร้อนขึ้นและหนาแน่นกว่าที่เป็นอยู่ในปัจจุบันมาก “พื้นหลังไมโครเวฟในจักรวาล” นี้ตั้งชื่อตามความถี่ที่ค่อนข้างสูงซึ่งมีความแรงที่สุด ยังคงเป็นหน้าต่างที่ชัดเจนที่สุดที่นักดาราศาสตร์มีต่อเอกภพยุคแรกๆ

กล้องโทรทรรศน์วิทยุมีพลังพิเศษอีกอย่างหนึ่ง จานวิทยุหลายจานที่เชื่อมโยงกันข้ามทวีปสามารถทำหน้าที่เป็นหอดูดาวขนาดมหึมาแห่งหนึ่ง โดยมีความสามารถในการดูรายละเอียดได้ดีกว่าจานใดที่ทำการแสดงเพียงลำพัง การสร้างตาวิทยุให้กว้างเท่าดาวเคราะห์ – กล้องโทรทรรศน์ขอบฟ้าเหตุการณ์ – นำไปสู่ภาพแรกของหลุมดำ

“ไม่ใช่ว่าไม่มีใครต้องการหลักฐานการมีอยู่ [ของหลุมดำ]” Young กล่าว “แต่มีบางอย่างที่น่าอัศจรรย์มากที่สามารถมองเห็นได้จริงๆ” สล็อตแตกง่าย