Дюна: ми зробили модель планети Арракіс, щоб дізнатися, чи виживе там людина

Вчені з Брістольського та Шефілдського університетів взяли програмне забезпечення для моделювання клімату та створили кліматичну модель планети Арракіс, на якій розгортається сюжет фільму «Дюна» та багато з епізодів однойменного циклу Френка Герберта. Підсумок невеликого експерименту вони опублікували на порталі The Conversation. Ми наводимо його переклад нижче.

Вийшла екранізація "Дюни", науково-фантастичного епосу Френка Герберта, дія якого розгортається в далекому майбутньому на пустельній планеті Арракіс. Герберт дуже детально описав світ, який виглядає настільки реальним, що здається, ніби він цілком підходить для нас.

Однак, якби такий світ існував, яким би він був насправді?

Ми спеціалізуємося на моделюванні клімату, тому вирішили відповісти на це питання і відтворити клімат Арракіса. Ми хотіли дізнатися, наскільки близькі фізика та умови довкілля, описані у книзі, до того, що покаже реальна модель такого світу.

Ось наша кліматична модель:

Ви можете збільшити її, щоб побачити окремі особливості моделі та розібратися з деталями типу температури або швидкості вітру на сайті Climate Archive.

Закінчивши, ми були приємно вражені тим, що опис Герберта багато в чому виправдовує очікування. Лише в деяких випадках він нас не переконав — але загалом Арракіс справді був би живим, хоч і негостинним світом.

Як створити світ, подібний до Арракіса?

Ми почали з кліматичної моделі, яку зазвичай використовують для передбачення погоди та клімату Землі. Щоб використовувати подібні моделі, вам потрібна, по-перше, фізика (у випадку із Землею добре відома), а по-друге — дані про все, починаючи з форми гір і яскравості сонця до хімічного складу атмосфери. З опорою на це модель може відтворити місцевий клімат і оцінити погоду.

Ми вирішили спиратися на ті ж закони фізики, що керують погодою та кліматом на Землі. Якби наша модель видала на виході щось дивне, це означало б, що або фізичні закони на Арракіс інші, або Герберт просто фантазував, описуючи цей світ.

Потім ми додали до нашої моделі додаткові деталі пристрою Арракіса, про які повідомляється в романах і «Енциклопедії Дюни»: топографію планети та її орбіту (яка, по суті, кругла, подібно до земної). Форма орбіти може дуже впливати на клімат: прикладом тому можуть бути довгі і нерегулярні зими в «Грі престолів».

А потім ми додали до складу моделі атмосфери. Вона загалом дуже схожа на атмосферу сучасної Землі, хоча в ній і менше вуглекислого газу (350 ppm проти наших 417 ppm). Найбільша відмінність - концентрація озону. У нижніх шарах земної атмосфери озону дуже мало, десь близько 0,000001 відсотка. На Арракіс ж його 0,5 відсотка. Це важливо тому, що озон за 20 років приблизно в 65 разів сильніше нагріває атмосферу, ніж CO2.

Клімат Арракіса цілком правдоподібний

Книги та фільм показують, що це планета нещадної сонячної спеки, випалених кам'янистих пусток та пустель. Проте, чим ближче до полюсів, де розташовані міста Арракін і Карфаг, тим дружелюбнішим — якщо вірити книжці — стає клімат.

Однак наша модель показує щось зовсім інше. На нашому Арракісі, на піку спеки в тропіках температура піднімається до 45 градусів Цельсія, тоді як у найхолодніший період вона не опускається нижче 15-ти. Цілком схоже на Землю. Найбільш екстремальні температури насправді виникають у помірних широтах та приполярних областях. Тут влітку пісок може прогріватися до 70 градусів Цельсія (що згадується й у книзі). Та й зими тут не менш суворі: температура падає до -40 градусів у помірних широтах та -75 на полюсі.

Це здається контрінтуїтивним, адже екваторіальні області одержують більше енергії від сонця. Однак моделювання приполярних регіонів Арракіса показує, що тут набагато вологіше, а хмари густіші, і все це розігріває клімат, оскільки водяна пара — парниковий газ.

Книжка каже, що на Арракісі не буває дощу. Однак наша модель показує, що невеликі обсяги дощових опадів таки можливі — правда, лише на високих широтах влітку та восени, і лише в горах. Якісь хмари від сезону до сезону з'являються, втім, і над тропіками та полюсами.

Книга також згадує, що, як мінімум, на північному полюсі планети є багаторічна полярна шапка. Але тут книга найсильніше розходиться з нашою моделлю. Вона показує, що літні температури топлять будь-яку кригу — а снігу взимку, щоб наситити крижану шапку на полюсі, не буває.

Спекотна, але заселена

Чи можуть люди вижити на такій безлюдній планеті? По-перше, давайте припустимо, що люди у книзі та фільмі схожі на нас з вами в тому, що стосується переносимості спеки. Якщо це так, то що б не говорили книга та фільм, здається, що найбільш придатними для життя були б тропіки. Тут настільки сухо, що температура вологого термометра – міра «населеності», яка враховує і температуру, і вологість – ніколи не перевищує критичної позначки.

У помірних широтах, де мешкає більшість жителів Арракіса, найнебезпечніше з погляду спеки. У низинах середньомісячна температура часто перевищує 50-60 градусів, а її денний максимум ще вищий. Такі температури для людей є смертельними.

Ми знаємо, що всі гуманоїдні форми життя на Арракісі за межами населених регіонів повинні носити дистикомби, які підтримують температуру його носія та забезпечують його питною водою. Це важливо, оскільки книга стверджує, що на Арракісі не буває дощів, немає відкритої води, а води, яку можна видобути з повітря, надто мало.

За межами тропіків також дуже холодно, температури настільки низькі, що без відповідних технологій ці регіони стають безлюдними. У містах типу Арракіна і Картага перепад температур чимось схожий на ще більш екстремальну версію умов у Сибіру, де влітку буває нестерпно спекотно, а взимку відчайдушно холодно.

Важливо пам'ятати, що Герберт написав перший том Дюни вже дуже давно, в 1965 році. Лише через два роки після цього Сюкуро Манабе (лауреат Нобелівської премії з фізики цього року) опублікував свою першу кліматичну модель, і Герберт не мав не лише супер-, а й навіть звичайного комп'ютера. З огляду на це світ, який він описав, виглядає вкрай правдоподібно і через шість десятиліть після його створення.