Le precipitazioni atmosferiche, oltre che sulla Terra, sono comuni anche su altri pianeti del Sistema solare e su quei satelliti naturali che lo consentono, come il gigantesco Titano, il più grande che orbita attorno al “Signore degli Anelli” Saturno. Naturalmente la pioggia che cade sui "mondi alieni" è peculiare come la composizione chimica dell'atmosfera che la produce, ciò nonostante, è stato determinato che le singole gocce hanno dimensioni piuttosto simili a quelle terrestri, con variazioni di poche decine di millimetri al massimo. Insomma, anche se sulla Terra piove acqua, su Titano precipita metano, su Venere cade corrosivo acido solforico e su Giove elio (oltre che chicchi di grandine di ammoniaca), le gocce liquide non sono così differenti tra un corpo celeste e l'altro.

A fare questa affascinante scoperta sono stati i due scienziati statunitensi Kaitlyn Loftus e Robin Wordsworth, rispettivamente del Dipartimento di Scienze della Terra e Planetarie e della Scuola di Ingegneria e delle Scienze Applicate della prestigiosa Università di Harvard (Massachusetts). I due scienziati sono giunti alle loro conclusioni dopo aver messo a punto un modello matematico in grado di calcolare la forma, la velocità e il tasso di evaporazione delle gocce di pioggia che cadono dalle nuvole generate nelle diverse atmosfere planetarie. Hanno così determinato che, nonostante vi siano differenze significative nelle condizioni chimico-fisiche-ambientali dei diversi mondi, la dimensione massima stabile delle singole gocce di pioggia risulta essere incredibilmente simile e “relativamente insensibile alle proprietà atmosferiche”, inclusa la densità dell'aria.

Le dimensioni delle gocce di pioggia nei vari pianeti. Credit: Università di Harvard
in foto: Le dimensioni delle gocce di pioggia nei vari pianeti. Credit: Università di Harvard

Come mostra l'affascinante infografica soprastante messa a punto da Loftus e Wordsworth, il diametro massimo delle gocce di pioggia “stabili” sulla Terra risulta essere di 11,18 millimetri; su Marte di 18,27 millimetri; su Giove di 7,07 millimetri; su Saturno di 10,94 millimetri; su Titano, che presenta tra le più grandi, le gocce di metano arrivano a 29,96 millimetri. In base ai calcoli degli scienziati, le sole gocce di pioggia che possono raggiungere la superficie di un pianeta roccioso devono avere un intervallo di dimensioni compreso tra un decimo di millimetro e diversi millimetri. È una valore particolarmente ristretto, se si considera che, come indicato dagli esperti in un comunicato stampa, le gocce di pioggia all'interno delle nuvole possono aumentare in volume di un milione di volte. Ma quando cadono, se sono troppo grandi si frammentano in gocce più piccole, se sono troppi piccole, semplicemente, evaporano. Il processo è governato anche dalla forza di attrazione gravitazionale del corpo celeste, e più essa è forte, minori sono le dimensioni delle gocce di pioggia.

“L'evoluzione di una singola goccia di pioggia che cade al di sotto di una nuvola è governata dalla dinamica dei fluidi e dalla termodinamica fondamentalmente trasferibili alle atmosfere planetarie da quella terrestre moderna. Qui, mostriamo come tre proprietà che caratterizzano le gocce di pioggia che cadono – forma della goccia di pioggia, velocità terminale e tasso di evaporazione – possono essere calcolate in funzione delle dimensioni della goccia di pioggia in qualsiasi atmosfera planetaria”, spiegano i due scienziati nell'abstract del proprio studio. “Dimostriamo – aggiungono – che queste caratteristiche semplici e correlate sono strettamente associate alla gamma di dimensioni possibili delle gocce di pioggia in una data atmosfera, indipendentemente da meccanismi di formazione poco conosciuti”. In altri termini, qualunque siano le condizioni sottostanti, le gocce di pioggia avranno dimensioni piuttosto simili.

“C'è una gamma abbastanza piccola di dimensioni stabili che queste gocce di pioggia di diversa composizione possono avere; sono tutte fondamentalmente limitate ad avere circa le stesse dimensioni massime”, ha dichiarato la professoressa Loftus. Gli scienziati hanno fatto anche alcuni affascinanti esempi estremi, indicando che su Nettuno, ad esempio, si sospetta che piova addirittura carbonio puro sotto forma di diamanti, mentre su altri pianeti potrebbero piovere anche ferro e quarzo in determinate condizioni. I dettagli della ricerca “The Physics of Falling Raindrops in Diverse Planetary Atmospheres” sono stati pubblicati sul database online ArXiv.