《沙丘》中的沙漠星球是有道理的

小夏 科学 更新 2024-03-02

弗兰克·赫伯特(Frank Herbert)的科幻小说《沙丘》(Dune)因其世界构建而受到称赞。 赫伯特创造了复杂的社会、宗教和经济体系,所有这些体系都有丰富的历史。

赫伯特的世界里最著名的是沙漠星球阿拉斯,绰号沙丘,气候恶劣,有巨大的沙虫。 The Planet 是根据这本书改编的,是大多数 ** 和电影的背景。 导演丹尼斯·维伦纽瓦(Dennis Villeneuve)对第二部《沙丘:第二部分》的最新想象将于3月1日在影院上映。

英国布里斯托尔大学(University of Bristol)的气候建模师亚历山大·费恩斯沃思(Alexander Fernsworth)说,赫伯特不仅创造了一个丰富的幻想世界,而且还创造了一个看似合理的星球。

几年前,法恩斯沃思和他的同事们对阿拉斯加的气候进行了计算机模拟。 研究小组得出的结论是,人们可以生活在沙漠星球上,但赫伯特可能应该将他的城市搬迁到更靠近赤道的地方,而不是两极。

德克萨斯州亨茨维尔山姆休斯顿州立大学的脊椎动物古生物学家帕特里克·刘易斯(Patrick Lewis)说,至于能够吞噬整个采矿设备的巨型沙虫,它们突破了生物学的极限。

《科学新闻》向专家询问了阿拉尔斯基岛上的真实生活,以及生活在地球上的人类是否需要担心被巨型蠕虫吃掉。

建筑阿拉斯。

法恩斯沃思及其同事从驱动地球天气和气候的著名物理学开始,他们的阿拉基斯气候模拟可以在气候档案馆**上探索。 法恩斯沃思说,从我们的星球开始是有道理的,部分原因是赫伯特从“某种观察地球沙丘系统的半科学”中获得了阿拉基斯的灵感。

然后,研究小组从赫伯特的**和沙丘百科全书中添加了有关该行星的大量信息。 根据情报,这个虚构星球的大气层与地球的大气层相似,但有几个显着差异。 阿拉斯加大气层的二氧化碳含量比地球少——沙漠星球上的二氧化碳含量约为百万分之350,地球上的二氧化碳含量约为百万分之417。 但是沙丘的低层大气中臭氧更多:05%的气体,而地球的臭氧含量为0000001%。

所有这些额外的臭氧层对于了解地球都至关重要。 臭氧是一种强大的温室气体,经过 20 年的测量,它使大气变暖的程度约为二氧化碳的 65 倍。 “阿拉斯基的大气层肯定会温暖得多,尽管它所含的二氧化碳比今天的地球少,”法恩斯沃思说。 ”。

除了全球变暖之外,低层大气中如此多的臭氧也可能是坏消息。 “我认为,如果你生活在这样的条件下,它将是极其有毒的,对人类几乎是致命的,”法恩斯沃思说。 ”。阿拉尔斯基岛上的人们可能不得不依靠技术来去除空气中的臭氧。

当然,高层大气中的臭氧有助于保护阿拉斯免受来自其恒星Canopoos的有害辐射。 (Canopus是一颗真正的恒星,也被称为Alpha Cavoy。 它在南半球可见,是天空中第二亮的恒星。 不幸的是,对于沙丘迷来说,它还不知道有行星。 )

法恩斯沃思说,如果阿拉基斯是真的,那么它离天篷的距离就像冥王星离太阳一样远。 但天顶是一颗巨大的白色恒星,计算温度约为7,200摄氏度。 “它比太阳热得多,”法恩斯沃思说。 “太阳的温度要低2000度。 但是“他们在这里做了很多假设和假设,我不能说这些数字是否准确。 ”

一个可以生活而不是生活的世界。

气候模拟表明,阿拉斯可能不是赫伯特所描述的那样。

例如,在一句不经意的话中,作者描述了极地冰盖在夏季炎热时是如何消退的。 但法恩斯沃思及其同事表示,极地地区的温度太高,夏季约为70摄氏度,冰盖不可能存在。 此外,冬季降水太少,无法补充冰。高云和其他过程使两极的大气变暖,使它们比低纬度地区更温暖,尤其是在夏季。

尽管有人生活在赫伯特的中纬度和极地地区,但炎热和寒冷? 40°C到? 法恩斯沃思说,如果没有技术,冬季75°C的温度将使这些地区几乎无法居住。

阿拉斯热带纬度地区的气温相对更宜人,最热的月份为45°C,较冷的月份在15°C左右。 在地球上,热带地区的高湿度使其比极地地区温暖得多。 但在阿拉尔斯基,“大部分大气水分都从热带地区消失了”,这使得炎热的夏天更容易忍受。 极地地区是云层和少量水分聚集并加热大气的地方。

但阿拉斯基的热带地区也面临着自己的挑战。 研究人员计算出,飓风强度的风会周期性地吹拂居民,形成高达250米的沙丘。

法恩斯沃思说,这并不意味着人们不能住在阿拉基斯,只是他们需要技术和来自国外的大量支持来带来食物和水。 “我会说这是一个非常宜居的世界,只是一个非常荒凉的世界。 ”

很难成为一只巨大的沙虫。

虽然人类可能会在一些帮助下生存下来,但地球上最著名的居民可能不会:巨型沙虫。 “很难想象这样一个耐热的物种生活在这样的气候和生态系统中,”法恩斯沃思说。 ”。

山姆休斯顿州立大学的脊椎动物古生物学家刘易斯说,巨型沙虫也可能有其他问题。 沙虫的长度可达 400 米,几乎是最大的恐龙的 10 倍。 这对于蠕虫或蛇等身体较长的动物来说是不寻常的。 “蠕虫的物理规划非常普遍,”刘易斯说。 在过去的 6 亿年里,它已经进化了很多次。 ”。但它们从来都不是很大。 ”

刘易斯说,对于无脊椎动物来说,问题在于氧气。 蠕虫通常通过吸收氧气渗透到体内。 动物越大,将氧气输送到它们的内脏器官就越困难。

刘易斯认为沙丘上的巨型沙虫一定是脊椎动物,例如撒哈拉以南非洲的Zygaspis蠕虫。 他研究的物种要小得多:长约20至30厘米,厚约7毫米。 但这并没有阻止他想象沙丘大小的脊椎动物蠕虫可能是什么样子。

刘易斯说,有骨骼和肌肉的蠕虫可能比无脊椎动物更大更强壮,但它们受到重力的限制。 鲸鱼很大,因为它们生活在水中,浮力可以发挥重要作用。 “但如果你要在水面上,那么你必须能够抵抗重力,”刘易斯说。 ”。要达到超过150米的长度,“你基本上必须是一个巨大的骨球,以免被自己的重量压碎。 ”

也许如果阿拉基斯的蠕虫的骨头是由地球上未知的超轻材料制成的,它们可以长到如此巨大的尺寸。 但这会给出行带来问题。 刘易斯说:“你越大,你的肌肉就越弱,所以你需要非常强壮的肌肉”和“令人难以置信的粗骨头”来连接它们。 肌肉会产生大量的热量。

他说,Zyngaspis蠕虫能够忍受卡拉哈里沙漠45°C的温度,因为它们很小,并且相对于它们的微小体型而言,具有较大的表面积来散热。 但是巨型沙虫不可能如此轻易地释放热量:动物越大,相对于冷却它所需的表面积,它产生和储存的热量就越大。 将几何问题与天气相结合,这给巨型沙虫带来了问题。 “如果你是一只巨大的蠕虫,炎热的气候不是你的朋友,”刘易斯说。 ”。

如果你是一个沙丘爱好者,正在考虑阿拉斯基的生活现实,那么你很幸运。 对于人类来说,这个星球将是一个可行的,甚至是严酷的居住地。 作为额外的奖励,您可能不必担心被巨型沙虫吃掉。

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