В будущем, придуманном Фрэнком Гербертом в 1960-х, человечество достигло небывалого прогресса, одержало победу в тяжелой войне с машинами и расселилось по бесчисленным мирам. Один из них – планета Арракис, которую местные жители называют Дюной, – имеет ключевое значение для цивилизации: только здесь можно добыть меланж, или спайс, – вещество, обладающее уникальными психоактивными свойствами.

Оно позволяет навигаторам межзвездных флотов погружаться в транс, чтобы прокладывать маршруты, поддерживая связность галактической империи, и продлевает жизнь обычным людям. Неудивительно, что именно на Дюне разворачиваются события, описанные в космической саге.

Первые книги серии рассказывают о событиях, происходящих примерно через 20 тыс. лет. Арракис считается планетой малонаселенной: для жизни она пригодна слабо. Большая часть ее поверхности – «бесплодный камень, дюны, вихрящаяся пыль, не нанесенная по-настоящему на карты Дикая Пустыня, сухая и мертвая».

Но так было не всегда. Еще жива память о днях, когда Дюну уместнее было бы назвать Волной: планета тогда почти полностью скрывалась под водой. Астрономы не сомневаются в существовании подобных миров. Их поверхность могут покрывать океаны глубиной в десятки, а то и сотни километров. По некоторым расчетам, таких планет должно быть множество, и уже найдено несколько подходящих кандидатов.

Моделирование показывает, что базовые характеристики миров-океанов не слишком отличаются от Земли. Чтобы сохранить большой объем жидкой влаги, планеты должны иметь твердую оболочку, находиться на умеренном отдалении от звезды и сохранять плотную атмосферу.

А для удержания воздушных масс нужна приличная гравитация и глобальное магнитное поле, возникающее из-за течений в полужидком, насыщенном железом ядре. По-видимому, все это имеется и на Арракисе. Некоторые особенности планеты фанаты Фрэнка Герберта отыскали на страницах его книг, относительно иных сделали разумные предположения. Всю собранную информацию включили в отдельную книгу, «Энциклопедию Дюны», впервые опубликованную в 1984 году.

Эпоха воды

Отталкиваясь от этих рассуждений, группа палеоклиматологов из Бристольского университета провела моделирование климата молодой планеты в эпоху, когда океан покрывал более 90% ее поверхности. Такие расчеты выполняются на основе глобальных климатических моделей, которые описывают процессы в атмосфере и океане с учетом энергии, поступающей от звезды и из недр.

Дополняя формулы параметрами, которые учитывают вращение планеты, влияние суши и поверхности льда и т.п., ученые пытаются определить, какой климат был на Земле в разные эпохи, и предсказать его изменения в будущем.

Алекс Фарнсворт и его коллеги применили данный подход к молодому Арракису и выяснили, что при наличии огромного океана средняя годовая температура планеты была на 4 °C ниже, чем в эпоху глобальной пустыни. Это связано с влажностью, которая тогда была примерно в 86 раз выше.

Накапливаясь в воздухе, вода приводит к появлению сильной облачности, а на полюсах образует снежные шапки, отражающие немалую часть излучения местного светила, вызывая похолодание. Кроме того, с поверхности океана могли испаряться летучие галогеноводороды, которые быстро реагировали с молекулами озона, снижая объем этого парникового газа в воздухе.

Такой климат кажется куда более комфортным, чем во времена пустыни. Большие массы воды стабилизировали перепады температуры, не позволяя поверхности раскалиться до опасного уровня поздних эпох. Даже летом мир-океан не нагревался выше 45 °C, флора и фауна могла благоденствовать круглый год.

Серьезную опасность представляли разве что мощные циклоны, от которых страдали тропики. Дело в том, что такие ветра питаются энергией нагретой воды и атмосферной влаги, а потому могли достигать колоссальной силы. Но в средних широтах, ниже полярных шапок и выше тропических ураганов, жить на Арракисе было вполне комфортно. Пока не появились черви.

Отец пустыни

Местные жители, фримены, поклоняются им, возможно, понимая, что именно эти животные – «творцы» современного Арракиса, превратившие его водную гладь в мертвые пески. Сами черви этому миру не принадлежат. Считается, что они попали на планету в далеком прошлом и постепенно полностью изменили ее облик, став доминирующей формой жизни и сделав Дюну источником меланжа для всей империи. Судя по тому, что спайса больше нигде в галактике не нашли, прибыли Шаи-Хулуды издалека.

Жизненный цикл червей включает личиночную стадию – песчаную форель, небольшой бесформенный сгусток слизи, отдаленно напоминающий пиявку. Именно их выделения, накапливаясь под грунтом, образуют премеланжевую массу – вещество, которое, выходя на поверхность, под действием солнечного излучения превращается в спайс. Инкапсулируя влагу водоемов, песчаные форели за тысячи лет буквально «выпили» весь океан, покрывавший Арракис.

Как устроена специя

Что представляет собой меланж, вокруг которого герои Фрэнка Герберта сломали столько копий, совершенно непонятно.

«Энциклопедия Дюны» приводит странную формулу, автор которой словно пролистал учебник органической химии и собрал по одной детали из каждого раздела. Согласно данной версии, меланж включает пару сахаров, которые через короткую пептидную цепочку и остаток коричной кислоты связаны с порфириновым кольцом.

Трудно представить, чтобы такую субстанцию можно было курить, вдыхая испарения, как это делают потребители меланжа в книге: подобная молекула будет слишком большой и при нагревании скорее развалится, чем испарится.

Рассматривая получившуюся молекулу-химеру, химик Роберт Стокман из Ноттингемского университета заметил, что самые большие сомнения вызывает присутствие порфиринового кольца с парой ионов меди. В природе порфирин является частью гемоглобина и удерживает атом железа, с которым связываются кислород и углекислый газ.

Но у меланжа порфирин удерживает сразу два атома меди. Чтобы разместить их здесь, кольцо должно сильно деформироваться, а значит, нести дополнительную энергию и обладать повышенной реактивностью. «Бог знает, на что такая молекула способна», – философски заключил профессор Стокман.

Песчаные барханы, пришедшие на смену морским пейзажам молодой планеты, создали условия для развития взрослой формы червя – Шаи-Хулуда, символа всей космической саги. Можно с полным правом сказать, что это инвазивный межзвездный вид, способный заселять богатые влагой миры и перекраивать их под себя, меняя климат.

И похоже, перед нами совершенно иная, не углеродная форма жизни. К такому выводу подталкивают те немногие сведения об анатомии и физиологии червей, которые можно найти в книгах. Речь, прежде всего, о колоссальных размерах взрослого Шаи-Хулуда: крупнейшие особи достигают 400 м в длину и 40 м в диаметре.

Чужая жизнь

Проблема в том, что объем организма растет пропорционально кубу его линейных размеров, а площадь поверхности – пропорционально квадрату. Это резко затрудняет вывод лишнего тепла, которое неизбежно возникает в процессе жизнедеятельности любой клетки.

Эффективно отводить энергию из глубины тела особенно сложно в жару, которой славится Арракис. На Земле крупным животным приходится прибегать к разного рода ухищрениям, чтобы справиться с угрозой перегрева: одни научились замедлять метаболизм, другие, как слоны, отрастили уши-радиаторы для рассеивания тепла. У песчаных червей ушей не наблюдается, и в реальности они за считаные минуты разогрелись бы до полной денатурации белков.

Кроме того, здоровому телу требуется соответствующий опорно-двигательный аппарат. Вряд ли Шаи-Хулуд периодически линяет, сбрасывая кожу, как делают многие беспозвоночные. Скорее всего, огромный вес удерживается внутренним скелетом, способным расти вместе с телом. Однако чем больше зверь, тем большую часть его веса составляют опорные структуры.

У человека на скелет приходится около 15% всей массы, но при гигантских размерах червя эта доля заметно превысит 50% – такое животное вряд ли сумеет двигаться или хотя бы дышать. Однако возможно, что у песчаных червей попросту нет белков, которые могли бы денатурировать, а скелет построен из совершенно иных материалов, чем наш.

Если песчаные черви действительно прибыли из другой галактики, они могут представлять собой не углеродную, а, например, кремниевую форму жизни, на что указывают некоторые фрагменты романа. В таком случае внутриклеточные структуры позволяют Шаи-Хулуду легко переносить жару или даже заставляют нуждаться в ней: высокая температура стимулирует необычные биохимические превращения, в том числе необходимые для синтеза меланжа.

Тогда и скелет может использовать не укрепленные кальцием белковые структуры, как у людей, а их фантастические сверхпрочные аналоги на основе металлов. Эта версия объяснила бы и странную тягу песчаных червей к поеданию харвестеров и другой тяжелой техники, работающей в пустыне: вероятно, таким путем они восполняли нехватку железа в организме.

Обитаемые миры

Судя по описаниям Герберта, нормальная жизнь на планете возможна лишь в умеренных широтах, где и строят свои форпосты противоборствующие кланы Атрейдесов и Харконненов. Однако климатолог Алекс Фарнсворт, смоделировав ситуацию, обнаружил, что на деле колонизаторы должны были осваивать тропики. Температура здесь варьируется не сильнее, чем на Земле, – от 15 °C зимой до 45 °C летом, – тогда как ближе к полюсам условия заметно ухудшаются.

В умеренных широтах Дюны в воздухе содержится больше воды, так что весной и осенью в горах даже может идти слабый дождь. Но летом благодаря влаге атмосфера прогревается не слабее, чем у экватора, а зимой охлаждается гораздо заметнее. В результате колебания оказываются слишком сильными: температура то взлетает до +70 °C, то падает до –40 °C и ниже.

Летом она подолгу держится на уровне 50–60 °C, делая нормальную жизнь практически невозможной. Словом, форпосты было бы разумнее возводить в тропической зоне, тем более что в сухом воздухе и холод, и жара переносятся легче.

Моделирование климата Арракиса показывает, что не так уж он и страшен. По мнению Фарнсворта и его коллег, этот вывод – важная подсказка для реальных поисков далеких обитаемых миров. Ведь какими бы комфортными ни казались планеты-океаны, им нужно находиться на строго определенном расстоянии от звезды, иначе вода либо испарится полностью, либо превратится в глобальный ледник.

Из-за больших объемов влаги такие процессы особенно опасны. Остывающая планета может целиком покрыться ледяной корой, которая будет отражать большую часть излучения светила и усилит падение температуры вплоть до точки невозврата.

Получается, что подходящая обитаемая зона вокруг звезды для миров-океанов слишком мала, а любое серьезное испытание грозит нарушить климатическое равновесие, убив все живое. Зато планеты-пустыни, подобные Дюне, куда устойчивее: воды здесь слишком мало, а значит, облачность и снежный покров будут весьма умеренными.

И хотя пустыни кажутся нам крайне суровыми и негостеприимными, в перспективе именно они могут стать надежным пристанищем для настоящей внеземной жизни – возможно, еще более впечатляющей, нежели фантастические песчаные черви.

источник