沙丘的建模分析证明，阿拉基斯是一个非常现实的系外行星

　　科幻作家弗兰克·赫伯特（Frank Herbert）以他创造的细节丰富的科幻世界而闻名。 他的作品中最为出名的就是近期热播的同名改编电影《沙丘》。这部作品花了他六年时间才完成，像他的其他作品一样，《沙丘》充满了细节，包括对沙丘星球（或者像电影中弗里曼人所说的＂Arrakis＂/阿拉基斯 ）近乎写实般的描述。
　　小说（电影）中的沙丘是一个无情的沙漠世界，遭受着强烈的沙尘暴，没有降雨。为此，专门研究气候模型的科学家们开始研究＂沙丘＂与系外行星相比，到底有多逼真。他们的结论是什么呢？
　　考虑到弗兰克·赫伯特是在20世纪60年代创造了＂沙丘＂，他做得真的很好。
　　在《沙丘》的世界中，阿拉基斯（ Arrakis）星球非常重要。这是香料混合物的唯一已知来源，这是一种精神药物，当太空导航协会使用它时，他们可以在星际间旅行。曼塔特人（Mentat）也使用它，曼塔特人是进行复杂计算的智力专家（小说中设定由于AI智能的反叛，人类消灭了人工智能、计算机以及机器人）。 沙丘的恶劣环境使香料难以收获。然而，它必须被制造出来，否则整个星际帝国就会灭亡。
　　根据赫伯特的说法，沙丘是一个沙漠世界，那里从不下雨。气候是如此的炎热，任何冒险进入阳光下的人都必须穿着蒸馏服（这会给身体降温，并回收身体的水分），否则将面临死亡。
　　现在，行星科学家们想要检查虚构的＂沙丘＂，想看看它有多逼真。要做到这一点，他们只能依赖于当前的气候模型。 科学家们发表了一篇文章，展示了他们的研究结果。
　　科学家们表示：＂我们需要一台巨大的超级计算机，能够进行模拟阿拉基斯（ Arrakis）所需的数十万次计算。＂
　　想象一下，一颗行星可以既适合居住又不适合居住，就像地球上的极端环境一样。比如，居住在加拿大最北部的因纽特人已经适应了他们的极端环境；生活在非洲沙漠中的贝都因人也适应了这种环境。所以说，像弗里曼人（Fremen）这样的民族适应了阿拉基斯（ Arrakis）这样的极端环境，这一点都不夸张。但阿拉基斯（ Arrakis）本身又有多现实呢？
　　为了回答这个问题，科学家们从地球上使用的气候模型开始。模型的基础是物理定律。研究小组将地球上的物理定律作为他们的基础，否则，它就表明＂沙丘＂是一个完全虚幻的世界。在了解了物理定律后，研究小组查阅了赫伯特的六部小说和＂沙丘百科全书＂中对 阿拉基斯（ Arrakis）的详细描述。
　　上图：阿拉基斯的高度图(米)。
　　然后他们输入了相关数据，比如行星的地形、山脉的高度，以及到达地表的阳光量。他们还输入阿拉基斯的轨道，它几乎是圆形的，很像地球的轨道。科学家们特别提到了轨道，它会严重影响气候。他们说道，轨道的形状真的可以影响气候，看看＂权力的游戏＂中漫长而不规则的冬天吧。
　　有了这些数据，研究人员开始研究大气及其组成。除了二氧化碳之外，＂沙丘＂的大气层与地球相似。它是350ppm，而不是地球的413ppm。这是有道理的，因为这部小说写于20世纪60年代，当时大气中的二氧化碳浓度还较低。
　　臭氧也不一样。地球上的臭氧在上层大气中，低层大气中只有很少的臭氧。总的来说，地球的大气中只有0.000001%的臭氧，而阿拉基斯的大气中约有0.5%的臭氧。这也是有道理的，因为臭氧在使大气变暖方面比二氧化碳更有效。
　　随着气候模型的建立，研究小组等待一台功能强大的计算机来运行它。科学家们表示：＂像这样的复杂模型需要时间运行，在这种情况下，需要超过三周的时间。我们需要一台巨大的超级计算机，能够进行模拟Arrakis所需的数十万次计算。＂
　　作为研究结果的一部分，这三位研究人员制作了阿拉基斯（ Arrakis）的可视化的气候模型。
　　上图：阿拉基斯（ Arrakis）的可视化的气候模型。
　　结果呢？该团队表示，阿拉基斯（ Arrakis）在很大程度上是相当现实和宜居的。研究团队表示：＂我们可能需要偶尔暂停怀疑，但阿拉基斯本身的大部分确实是宜居的，尽管不适宜居住。＂
　　弗兰克·赫伯特的＂沙丘＂ 和模型＂沙丘＂之间有一些显著的区别，特别是当涉及到城市时。厄拉克斯（Arrakeen）和迦太格（Carthag）的城市更靠近极地地区，根据书上的记载，那里的条件应该更宜人。但从模型上看并非如此。
　　该模型在热带地区产生了约45摄氏度的高温，虽然很热，但并不是不能容忍。在最冷的几个月里，热带地区没有降到15摄氏度以下，这两个条件都与地球相似。
　　另外，阿拉基斯模型在中纬度和极地地区产生了最极端的条件。在模型中，那里的夏季气温达到了令人骨子里灼热的70摄氏度，而冬季的极地地区气温降至-70摄氏度，中纬度地区则降至-40摄氏度。地球上记录的最低气温是，1983年在南极的沃斯托克（Vostok）创下的-89.2摄氏度。地球上有记录的最高温度是56.7摄氏度，这是1913年在加利福尼亚的死亡谷记录的。
　　极地地区而不是赤道地区的高温，与我们在地球上的经验相悖。科学家解释说：＂然而，在模型中，阿拉基斯极地地区有更多的大气水分和高云层，因为水蒸气也是一种温室气体，所以它们起到了使气候变暖的作用。＂
　　弗兰克·赫伯特 创造了一颗没有雨水的行星，但模型并没有复制出来。相反，在高纬度的高海拔地区确实有季节性降雨，但不是很多。
　　赫伯特的＂沙丘＂也有极地冰帽，但模型无法复制这些冰帽，这是最大的差异。科学家们解释道：＂这可能是这些书与我们的模型最大的不同之处。我们的模型表明，夏季的温度会融化极地的冰，而在冬季将没有降雪来补充冰盖。＂
　　那么，虚构的阿拉基斯（ Arrakis）真的适合居住吗？是的，但不是以小说（电影）中虚构的居民在那里生活的方式。 阿拉基斯是一个残酷的生存环境，但这是可能的。
　　在关于宜居性的讨论中，科学家们假设沙丘上的虚构人类，和我们地球上的非虚构人类具有相同的耐热性。在这种情况下，热带地区是最宜居的，而不是极地地区。而且，在这种情况下，湿度是一个 造成差异的因素。高湿度使人类更难通过汗水蒸发来散热。他们解释说：＂由于那里湿度很小，可存活的湿球温度（一种结合温度和湿度的‘宜居性’指标）从未被超过。＂
　　上图：对于20世纪60年代的设想来说，阿拉基斯星球是相当现实的。
　　在赫伯特的小说中，大多数人生活在中纬度地区。但模型表明，这是不现实的。中纬度地区的月平均气温常常超过50 - 60摄氏度，日最高气温甚至更高。这是人类无法承受的。
　　赫伯特的＂沙丘＂既没有雨水，也没有水体，所以像蒸馏服这样的东西是必要的，它可以回收水分，给身体降温。那么，＂蒸馏服＂现实吗？这玩意儿似乎结合了部分科学和部分魔法，但我们将不得不等待对其现实主义的另一次有根据的分析。无论如何，＂沙丘＂的大部分地区既太热又太冷，人类根本无法在没有极端技术保护的情况下生活。
　　上图：沙丘电影中的人物身穿的蒸馏服。
　　这项研究工作真的很有趣，科学家们明确表示，他们是用业余时间完成的。科学家们表示，在他那个时代，弗兰克·赫伯特在没有气候科学、计算机和系外行星的帮助下，创造了一个相当可信的行星，真的干得很棒！
　　最重要的是，要记住，弗兰克·赫伯特是 在 1965 年写了第一部沙丘小说。这比最近的诺贝尔奖得主真部久郎（Syukuro Manabe）发表他开创性的第一个气候模型早了两年， 而赫伯特当时没有现代超级计算机，实际上没有任何计算机带来的优势。考虑到这一点，他创造的世界，在60年后看起来依然非常真实，这真的很了不起。
　　如果朋友们喜欢，敬请关注＂知新了了＂！