都说是阳春三月，但是在大东北，三月基本上还是冬天。比如沈阳，昨天又下了一场雪。
在地球上，水会以各种不同的形式存在，并且往复循环。水会从地表蒸发到大气中，然后以降水的形式回到地表。
对于宇宙中其他的天体来说，也可能会有类似的过程。而且，宇宙之大，无奇不有，外星世界的降水，甚至远远超出了我们的想象。
（图片说明：土卫六表面环境假想图）
比如太阳系的土卫六，就会出现类似的降雨过程。它表面和大气中的循环模式与地球很相似，但成分却完全不同。在它的空中飘落的不是液态水，而是液态甲烷。土卫六表面富含大量的甲烷等有机物，而且它的温度非常低，恰好允许不同气象条件下甲烷以不同的形式存在，因此就会有甲烷雨在空中飘落。
而在距离我们391光年的系外行星WASP-76b上，降雨就非常恐怖了，因为这种雨的主要成分，是滚烫的铁水！由于轨道非常靠近宿主恒星，WASP-76b朝向恒星的一侧表面温度高达2400℃，足以将铁融化。同时，它表面有着时速高达18000公里的狂风，将铁水吹到背向恒星的一侧，这里温度大约是1500℃，于是铁水降温后落回表面，就形成了铁雨。
（图片说明：WASP-76b表面铁雨气候假想图）
哈佛大学的Robin D. Wordsworth教授多年以来致力于对外星气候的研究，最近他辅助自己的博士生Kaitlyn Loftus进行了行星气候和大气演化的研究，让我们有机会见识到外星球上五花八门的神奇降雨。当然，他们研究的重点，是那些可能孕育生命的行星。
Loftus描述他们的研究说：“气候（尤其是检测一颗行星表面是否允许液态水存在）是宜居性的一个重要指标，其中，云层的状态是促使我们对不同环境的行星气候不确定性进行了解的关键。降雨是云层‘毁灭’的关键渠道，所以，理解其降雨的运行模式对于我们限制云层状态、进而更好地预测行星气候来说至关重要。
（图片说明：系外行星开普勒 62f也可能有液态水存在，不过需要较强的温室效应）
“此外，降雨也有控制停留在大气中的水蒸气量的作用。水蒸气是一种很有效的温室气体，因此大气中含有多少水也决定了它的气候……还有，降雨是行星气候负反馈机制的关键环节，而这样的碳酸盐-硅酸盐循环机制也是行星宜居区域的基础指标。”
想要理解一颗系外行星的降雨模式并不是一件容易的事，所以研究人员退而求其次，试图去理解单独一颗雨滴在系外行星下降的过程。在一滴雨从云层落到地面的过程中，它会受到三种机制的影响，分别是流体力学、热力学以及大气条件。因此，通过对雨滴下落的研究，同样有助于科学家理解一颗行星表面的气候条件。
为此，他们将研究的重点放在了三个方面，分别是雨滴的形状、下落速度以及蒸发速度。
（图片说明：系外行星HR8799e艺术图，它的表面也可能存在液态水）
Loftus指出：“我们的目的，就是通过水循环过程中最简单也最便于理解的要素——云层下的雨滴——确定在这个复杂过程中真正起到关键作用的部分。”她随后还指出，这里所谓的重要可能略带主观色彩，但它确实在很大程度上与大气中的水蒸气能否以液态形式降落到地表有着密切关系，而这也是生命生存的关键。
经过一系列复杂的研究，他们在影响降水的复杂因素中总结出了一个相对简单公式，从而更好地解释降水的过程。结果发现：虽然在地球上降雨是一件稀松平常的事，但这只是因为地球恰好满足了许多比较严苛的要求，而这对于系外行星来说可能并不是那么容易的事。
她说道：“目前来说，我们对于云层和降雨在大气中的表现都是来自于我们对地球上相同现象的观察。可是，简单地利用经验主义将它放在那些许多物理条件都与地球大不相同的气候条件中，将会带来许多的不确定性。因此，对于基于云层或降雨在与今天的地球大不相同的行星上如何表现的问题，其中势必会充满了疑问。
“而这项研究则正在试图逐渐建立一种技术，能够让我们理论基础，去推测现代地球以外的世界上会有怎样的降雨，最终在最大程度上消除这些疑问。”
当然了，即便他们已经找到了一个比较合适的分析方法，但在这个过程中，更加精确的观测数据也是必不可少的，二者之间的合作才能够取得更好的分析结果。而这，就需要下一代望远镜的强大观测能力了。
（图片说明：詹姆斯·韦伯太空望远镜）
根据计划，NASA的新一代太空望远镜——詹姆斯·韦伯太空望远镜将在今年10月31日发射升空。这台已经多次推迟反射的望远镜具备前所未有的观测能力，它将极大地扩展人类的观测能力。不论是对宇宙最遥远天体的分辨还是对于系外行星化学成分的分析，它的能力都非常强大。
通过这台望远镜的光谱仪，科学家们能够更好地探测出系外行星的大气成分，尤其是水或者有机物等重要的分子。
与此同时，欧洲南方天文台的极大望远镜以及NASA的南希·格雷斯·罗曼太空望远镜也正在建设中，它们甚至能够对遥远的系外行星进行直接成像。
（图片说明：罗曼太空望远镜）
凭借着这些望远镜的强大观测能力，以及像本次研究中这样的研究方法，科学家们未来将会越来越了解系外行星表面的环境。也许在未来，即使无法飞到它们旁边，科学家们在地球上也能判断这些行星上是否有生命存在。
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