科学家称《沙丘》中的沙漠星球非常逼真

3 月，电影《沙丘：第二部分》让科幻迷们重返沙漠星球阿拉基斯。在这个环境恶劣、满是沙土的星球上，人类定居者寻找“香料”——一种能够进行星际旅行的物质。但香料矿工必须躲避巨大的食人沙虫。  

几十年来，这个奇幻的场景一直吸引着《沙丘》粉丝的想象力。弗兰克·赫伯特于 1965 年在小说《沙丘》中首次介绍了阿拉基斯。根据小说改编、由丹尼斯·维伦纽瓦执导的新电影让赫伯特丰富的世界构想焕发了新的活力。现在，科学家们对阿拉基斯世界的真实性进行了评估。 

研究人员表示，人类或许可以在像阿拉基斯这样的星球上生活。但可怕的沙虫（谢天谢地）却不能。  

适合居住吗？是的。舒适吗？呃…… 

几年前，一组气候建模人员 对阿拉基斯进行了计算机模拟。（您可以 在气候档案中探索这个虚拟星球）。为了创建他们的模型，研究人员从已知的驱动地球天气和气候的物理学开始。然后，他们从《沙丘》小说及其续集中添加了有关该星球的细节。建模人员还从《沙丘百科全书》中获取了信息 。  

根据该情报，阿拉基斯的大气层与地球的大气层相似，但有几个关键的区别。阿拉基斯大气层中的二氧化碳（CO 2）较少。但这个虚构世界的低层大气中臭氧含量也高得多。臭氧占阿拉基斯低层大气中气体的 0.5% 左右。但它只占地球低层大气的 0.000001% 左右。 

所有这些额外的臭氧对于理解阿拉基斯至关重要。臭氧是一种强大的温室气体。在 20 年的时间里，  它使大气变暖的威力大约是二氧化碳的65 倍。

“尽管阿拉基斯的二氧化碳含量比现在的地球要少，但其大气层肯定要温暖得多， ”亚历山大·法恩斯沃思说。他是阿拉基斯模型建造团队的一员。他在英国布里斯托尔大学工作。 

阿拉基斯的气候模型预测，云层覆盖和其他因素将使极地附近地区夏季酷热难耐，冬季气温远低于冰点。赤道附近地区会稍微舒适一些。但这些地区会有强风（白色箭头），掀起巨大的沙丘。 

A. FARNSWORTH、M. FARNSWORTH、S. STEINIG/对话（CC BY-ND 4.0 DEED）

低层大气中如此多的臭氧对人类来说可能是坏消息。“我认为，那将是极其有毒的，”法恩斯沃思说。“如果你生活在这样的条件下，几乎是致命的。”阿拉基斯星球上的人们可能不得不使用某种技术来去除空气中的臭氧。 

人们还需要小心在阿拉基斯星球上建立定居点的位置。在《沙丘》宇宙中，人们居住在 极地附近。但实际上，这些地区夏季酷热难耐，冬季寒冷刺骨。例如，冬季温度可能低至 −40° C 至 −75° C（−40° F 至 −103° F）。法恩斯沃思说，如果没有技术，极地地区几乎无法生存。 

阿拉基斯赤道附近的气温会更温和。最热月份的气温约为 45° C (113° F)，较冷月份的气温约为 15° C (59° F)。  

在地球上，高湿度导致赤道附近的热带地区比两极地区温暖得多。但在阿拉基斯的计算机模型中情况并非如此。“大部分大气水分基本上从热带地区消失了，”法恩斯沃思说。这使得炎热的夏天也变得更容易忍受。云层和少量水分聚集在两极附近，使大气变热。

但阿拉基斯的热带地区也存在着自己的挑战。飓风会定期吹袭定居者，并形成 高达 250 米（820 英尺）的沙丘。 

法恩斯沃思说，这并不意味着人类无法在阿拉基斯星球上生活。他们只是需要技术和大量外星支持来获取食物和水。“这是一个非常适合居住的世界，”他说。“只是一个非常不适合居住的世界。” 

据说，虚构的行星阿拉基斯围绕真实恒星老人星（如图）运行。真实的老人星是南半球天空中第二亮的恒星，但目前尚不清楚它是否拥有任何行星。在《沙丘》中，阿拉基斯与老人星的距离大约相当于冥王星与太阳的距离。这颗行星仍会受到来自其恒星的大量辐射的冲击——该恒星是一颗比太阳热得多的白色大恒星。但阿拉基斯上层大气中的臭氧可以帮助保护地表生命免受这种有害辐射的伤害。美国宇航局

做一只巨型沙虫很难 

人类或许能够借助科技的力量在阿拉基斯星球上生存。但这颗星球可能不适合其最著名的居民居住：巨型沙虫。  

据说阿拉基斯星球上的沙虫身长可达 400 米（1,300 英尺）。这几乎是有史以来最大的恐龙身长的 10 倍。对于像蠕虫这样身体很长的动物来说，这很不寻常。  

“蠕虫体型结构非常普遍。在过去的 6 亿年里，它进化了很多次，”帕特里克·刘易斯说。“但它们都没有长得很大。”刘易斯是一名脊椎动物古生物学家。他在德克萨斯州亨茨维尔的萨姆休斯顿州立大学工作。 

对于无脊椎蠕虫（没有脊椎的蠕虫）来说，问题在于氧气。蠕虫通常通过皮肤吸收氧气，然后扩散到全身。动物体型越大，氧气进入其内脏器官就越困难。 

不过，刘易斯认为阿拉基斯的巨型沙虫一定是脊椎动物。地球上 有类似脊椎动物的蠕虫，比如  撒哈拉以南非洲的Zygaspis蠕虫蜥蜴。这些正是刘易斯研究的物种。它们比阿拉基斯的蠕虫小得多。它们只有大约 20 到 30 厘米（8 到 12 英寸）长。但这并没有阻止刘易斯想象 沙丘大小的脊椎动物蠕虫会是什么样子。 

研究人员表示， 《沙丘》中的虚构星球阿拉基斯适合人类居住。但不适合电影中描绘的巨型沙虫（如《沙丘：第二部》中的这一场景）。图片来源：华纳兄弟影业

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。但它们会受到重力的限制。鲸鱼之所以体型巨大，是因为它们生活在水中。在水中，浮力可以对它们的身体起到很大的作用。  

“但如果你打算浮出水面，那么你就必须能够对抗重力，”刘易斯说。要想达到 150 米以上的长度，“你基本上必须变成一个巨大的骨头球，才能不被自己的重量压垮。” 

也许阿拉基斯蠕虫的骨骼是由地球上未知的超轻材料制成的。这样，它们就能长到如此巨大的体型。但这给移动带来了问题。“体型越大，肌肉就越弱，”刘易斯说。“所以你需要非常强壮的肌肉”和“难以置信的厚骨头”来连接它们。而且肌肉会产生大量热量。 

非洲喀拉哈里沙漠的Zygaspis 蠕虫蜥蜴可以忍受 45° C (113° F) 的高温。这是因为它们体型很小。这意味着它们的身体表面积与体积相比很大。动物的表面积与体积相比越大，它散热就越容易。  

巨型沙虫几乎无法轻易散热。动物体型越大，其体积（产生和储存热量的体积）与其用于冷却自身的表面积相比就越大。再加上阿拉基斯的炎热天气，这对巨型沙虫来说意味着麻烦。  

“如果你是一条巨型蠕虫，炎热的气候就不是你的朋友，”刘易斯说。 

因此，如果你是 《沙丘》的 粉丝，想知道阿拉基斯上的生活究竟是怎样的，那么你很幸运。这颗星球对于人类来说是一个现实的、尽管严酷的地方。另外，你可能不必担心被巨型沙虫吃掉。