Дюна: ученые смоделировали пустынную планету Арракис, чтобы посмотреть, смогут ли там выжить люди

К/ф «Дюна», Warner Bros
К/ф «Дюна», Warner Bros

Кто контролирует спайс — тот контролирует Вселенную. Недавно все (кто успел до локдауна) радовались новой экранизации легендарной «Дюны», в этот раз режиссера Дени Вильнева. Снова разгорелись споры о том, насколько реалистичен Арракис. Песчаные черви — это данность, но сохранил бы Тимоти Шаламе идеальную шевелюру в таком климате? Группа ученых-климатологов из университетов Бристоля и Шеффилда смоделировала пустынную планету и рассказала, каким Арракис мог быть на практике. Делимся нашим переводом статьи исследователей.

Действие научно-фантастической саги Фрэнка Герберта «Дюна» происходит в далеком будущем на пустынной планете Арракис. Герберт детально изобразил мир, который на первый взгляд кажется настолько реальным, что мы можем представить себя в нем.

Однако, существуй такая планета на самом деле, какой бы она была?

Мы — группа ученых, которая обладает специальными знаниями в области моделирования климата. Поэтому мы смоделировали климат Арракиса. Нам хотелось понять, будут ли физика и окружающая среда такого мира соответствовать реальной климатической модели.

Вот визуализация нашей климатической модели Арракиса:

 

Вы можете увеличивать масштаб отдельных объектов и отдельно рассматривать температуру или скорость ветра в интерактивной модели, которая доступна на нашем сайте Climate Archive.

Когда мы закончили работу, то были приятно удивлены, что Герберт придумал среду, которая по большей части соответствует нашим ожиданиям. Иногда нам требовалось оставить скепсис, но большая часть самого Арракиса действительно будет обитаемой, хотя и негостеприимной.

Как придумать фантастический мир, подобный Арракису?

Мы начали с климатической модели, с помощью которой прогнозируют погоду и климат. Чтобы использовать такие модели, нужно решить, какими будут физические законы (хорошо известные в случае с нашей родной планетой), а затем ввести данные обо всем, от формы гор до энергии солнца или состава атмосферы. Готовая модель может имитировать климат и примерно сказать вам, какими будут погодные условия.

Мы решили сохранить те же фундаментальные физические законы, которые управляют погодой и климатом здесь, на Земле. Если наша модель представляет что-то странное и экзотическое, это может означать, что на Арракисе действуют другие законы. Или что фантастическое видение Арракиса Фрэнком Гербертом было всего лишь фантазией.

Карта рельефа Арракиса (в метрах)
Карта рельефа Арракиса (в метрах)

Затем нам нужно было указать климатической модели некоторую информацию об Арракисе, основываясь на подробных описаниях из романов Герберта и сопутствующей «Энциклопедии Дюны». В том числе — топографию планеты и ее орбиту, которая была практически круговой, как у Земли в наши дни. Форма орбиты действительно влияет на климат: вспомните длинные и нерегулярные зимы в «Игре престолов».

Наконец, мы рассказали модели, из чего состоит атмосфера. По большей части она очень похожа на текущую атмосферу Земли, хотя и с меньшим содержанием углекислого газа (350 милионных долей против земных 417). Самая большая разница заключается в концентрации озона. На Земле в нижних слоях атмосферы очень мало озона, всего 0,000001%. На Арракисе — 0,5%. Озон важен, поскольку он примерно в 65 раз эффективнее нагревает атмосферу, чем CO₂, за 20-летний период.

Большая часть Арракиса — это  негостеприимная пустыня. К/ф «Дюна», Warner Bros
Большая часть Арракиса — это  негостеприимная пустыня. К/ф «Дюна», Warner Bros

Введя все необходимые данные, мы сели и стали ждать. Такие сложные модели долго обсчитываются, в нашем случае процесс занял более трех недель. Нам потребовался огромный суперкомпьютер, чтобы выполнить сотни тысяч вычислений, необходимых для моделирования Арракиса. Однако результат стоил ожидания.

Климат Арракиса правдоподобен

Книги и фильм описывают планету с беспощадным солнцем и безжизненными пустошами из песка и камней. Но чем ближе вы к полярным регионам, где расположены города Арракин и Карфаг, тем заметнее климат в книге меняется на более благоприятный.

Однако наша модель Арракиса говорит о другом. В самые теплые месяцы температура в тропиках достигает 45 ℃, а в самые холодные — не опускается ниже 15 ℃, примерно как на Земле. Самые экстремальные температуры на самом деле наблюдаются в средних широтах и ​​полярных регионах. Летом здесь бывает жара до 70 ℃ в песчаных областях (что предполагается и в книге). Зимы такие же экстремальные: до -40 ℃ в средних широтах, и ​​до -75 ℃ на полюсах.

Это контринтуитивный вывод: ведь экваториальная область получает больше энергии от солнца. Однако в модели в полярных регионах Арракиса собирается значительно больше атмосферной влаги и выше облачность. Из-за чего климат разогревается, поскольку водяной пар является парниковым газом.

Месячные температуры на Арракисе согласно модели. На обоих полюсах планеты очень холодная зима и жаркое лето
Месячные температуры на Арракисе согласно модели. На обоих полюсах планеты очень холодная зима и жаркое лето

В книге сказано, что на Арракисе нет дождя. Однако наша модель предполагает, что очень небольшое количество осадков все же выпадает в более высоких широтах летом и осенью, причем только в горах и на плато. В тропиках, а также в полярных широтах бывают облака, которые меняются от сезона к сезону.

В книге также упоминается, что полярные ледяные шапки существуют как минимум в северном полушарии, и существуют уже давно. Именно здесь книги больше всего отличаются от нашей модели. Согласно расчетам, летние температуры растопят любой полярный лед, а зимой не будет снегопадов, которые восполнят ледяные шапки.

Арракис горячий, но для жизни пригодный

Может ли человек выжить на такой пустынной планете? Во-первых, мы должны предположить, что люди, похожие на людей в книге и фильме, переносят температуру так же, как и реальные. И тогда, в отличие от книги и фильма, тропики оказываются наиболее пригодной для проживания областью: там низкая влажность, и температура по влажному термометру — это мера «обитаемости», которая сочетает температуру и влажность — никогда не превышается.

С точки зрения жары опаснее всего средние широты, где проживает большая часть населения Арракиса. В низинах среднемесячные температуры часто превышают 50–60 ℃, а максимальные дневные значения даже выше. Такие температуры смертельно опасны для человека.

Дистикомбы, коллекция осень-10191. К/ф «Дюна», Warner Bros
Дистикомбы, коллекция осень-10191. К/ф «Дюна», Warner Bros

Мы знаем, что все гуманоиды на Арракисе за пределами обитаемых мест должны носить костюмы-«дистикомбы», предназначенные для того, чтобы охлаждать тело владельца и перерабатывать влагу от потоотделения, мочеиспускания и дыхания в питьевую воду. Это важно, поскольку в книге говорится, что на Арракисе не бывает дождей, нет стоячих открытых водоемов и мало атмосферной влаги, которую можно конденсировать.

На планете также очень холодный климат за пределами тропиков, с зимними температурами, при которых жизнь невозможна без технологий. Жители городов Арракин и Карфаг будут страдать от жары и от холода, как будто оказались в экстремальной версии Сибири, где чрезмерно жаркое лето и суровые, холодные зимы.

Важно помнить, что Герберт написал первый роман «Дюна» в далеком 1965 году. Это было за пару лет до того, как нобелевский лауреат Сюкуро Манабе опубликовал свою основополагающую первую климатическую модель. У писателя не было доступа к современным суперкомпьютерам, да и вообще к любому компьютеру. Учитывая это, мир, который он создал, шесть десятилетий спустя выглядит удивительно реалистичным.

Авторы модифицировали широко используемую климатическую модель для исследования экзопланет и применили ее к планете в «Дюне». Работа проходила в свободное время и служит в информационных целях, чтобы продемонстрировать, как ученые-климатологи используют математические модели, чтобы лучше понимать наш мир и экзопланеты. Исследование будет использоваться в будущих научных публикациях по пустынным мирам.

Автор оригинала: Alex Farnsworth, Michael Farnsworth, Sebastian Steinig
  • avatar
  • .
  • +9

0 комментариев

Только зарегистрированные и авторизованные пользователи могут оставлять комментарии.