外星球也會下雨!不同星球之間相似的雨滴大小有什麼含義?

外星球也會下雨!不同星球之間相似的雨滴大小有什麼含義?
Photo Credit: Reuters / 達志影像

我們想讓你知道的是

你知道嗎?原來我們習以為常的「下雨」,在除了地球之外的星體上,也有可能發生!然而,此「雨」非彼「雨」,在外星球上所降的「雨」和地球上的雨,又有哪些地方不一樣呢?

文:羅億庭(科學月刊編輯)

身處在地球的我們,應該對於「降雨」這件事感到習以為常,但你知道外星球也會下雨嗎?這些落在外星球上的雨,跟地球的雨一樣嗎?

近期一篇刊載於《地球物理研究通訊》(Geophysical Research Letters)期刊上的新研究指出,雖然其他行星與衛星和地球的大氣化學組成成分不同,但落下的雨滴卻有著驚人的相似之處。

外星雨 vs. 地球雨

地球上的雨滴由水分子(H2O)組成,由於不同行星、衛星上的大氣組成與地球不同,其雨滴成分也會與地球相異。與地球同為類地行星的火星,會下二氧化碳雪或是乾冰;而金星上則會落下成分為硫酸(H2SO4)的雨!

讓我們再稍微往遠一點的星球前進,在木星會下氦(He)和成分為氨(NH3)的糊狀冰雹(mushy ammonia hailstones);在土星最大的衛星-土衛六(Titan)上, 則會下甲烷(CH4)或液態天然氣。此外,科學家更推測海王星有可能下鑽石雨!而其他行星在適合的條件下,也有可能落下液態鐵(Fe)或石英(quartz, SiO2)等特別的雨。

聽見下雨的聲音?

而這項研究中,研究團隊透過數學與物理分析,模擬各個星球的雨如何從雲層落下。若要成就一顆雨滴,我們必須考量三個關鍵因素:雨滴形狀、落下速率、蒸發速率。

當雨滴太大顆時,它會分裂成數個小顆的雨滴;但太小顆的雨滴,卻又會在成功落地前蒸發。那麼最佳的雨滴大小是多大呢?在分析了各個星球的大氣條件,例如溫度、氣壓、相對濕度、雲到地面之間的距離、行星引力後,研究團隊發現半徑小於十分之一毫米(mm)的雨滴會在落地前蒸發,而半徑大於數毫米以上的雨滴則會在落下前分裂成小雨滴。

雖然上述提到的行星與衛星,和地球具有截然不同的大氣組成,但其雨滴大小卻與地球非常相似。而當雨滴落在不同星球上時,會受到各自相異的引力影響,導致這些雨滴最終落地時形成的圓圈尺寸不同,引力越強則雨滴會越小,但仍維持在一個穩定的尺寸範圍內。如地球(g = 9.8 m/s2)的雨滴直徑大多是11.18毫米;木星(g = 24.8 m/s2)的雨滴直徑約為7.07毫米;土衛六(g=1.352 m/s2)的雨滴直徑則有29.96毫米之大。

相似的雨滴有什麼含義?

研究團隊猜測,這些不同星球間相似的雨滴大小,有可能和雨滴的表面張力和密度有關,但還有待更近一步的研究釐清。而這些關於外星球的降雨狀態模擬,可以讓科學家更理解外星球的氣候及大氣循環,更能協助他們解釋從太空望遠鏡觀測到的外星大氣狀態哦!

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本文經科學月刊授權刊登,原文刊載於此

責任編輯:蕭汎如
核稿編輯:翁世航


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