弗兰克·赫伯特的科幻小说沙丘因其世界观而受到称赞。赫伯特创造了复杂的社会、宗教和经济体系，所有这些都具有丰富的历史。
赫伯特最著名的世界是沙漠星球阿拉基斯，绰号沙丘，气候恶劣，有巨大的沙虫。这颗星球是小说和根据这本书改编的电影的大部分场景。这是导演丹尼斯·维伦纽瓦最新构想的第二部作品，沙丘：第二部分，将于 3 月 1 日上映。
英国布里斯托大学气候模型师亚历山大·法恩斯沃思说，赫伯特不仅创造了一个丰富的幻想世界，还构建了一个可信的星球。
几年前，Farnsworth 和他的同事们阿拉基斯星球气候的计算机模拟研究小组得出结论，人类可以在这颗沙漠星球上生活，但赫伯特可能应该将他的城市迁往更靠近赤道而不是两极的地方。
德克萨斯州亨茨维尔市萨姆休斯顿州立大学的脊椎动物古生物学家帕特里克·刘易斯说，对于能够吞下整个采矿设备的巨型沙虫来说，它们突破了生物学可能实现的界限。
科学新闻向专家们询问阿拉基斯星球上的生活到底是什么样的，以及生活在这颗星球上的人类是否需要担心被巨型虫子吃掉。
建造 Arrakis
你可以通过他们的 Arrakis 气候模拟探索气候档案网站Farnsworth 和同事们从驱动地球天气和气候的著名物理学开始。Farnsworth 说，以我们的星球作为起点是有意义的，部分原因是 Herbert 从“某种观察地球本身沙丘系统的半科学”中获得了 Arrakis 的灵感。
随后，研究小组从赫伯特的小说和沙丘百科全书。根据情报，这颗虚构星球的大气层与地球相似，但有几个显著差异。阿拉基斯星球大气中的二氧化碳含量比地球少——这颗沙漠星球的二氧化碳含量约为 350 ppm，而地球上的二氧化碳含量为 417 ppm。但沙丘星球低层大气中的臭氧含量要高得多：占大气中气体的 0.5%，而地球上的臭氧含量仅为 0.000001%。
所有这些额外的臭氧对于了解地球至关重要。臭氧是一种强大的温室气体，在 20 年的时间内测量时，其使大气变暖的效力约为二氧化碳的 65 倍。阿拉基斯的大气肯定会更温暖，尽管它的二氧化碳较少2法恩斯沃思说：“这比今天的地球还要糟糕。”
除了使地球变暖之外，低层大气中如此多的臭氧也可能带来坏消息。“我认为，对于人类来说，如果生活在这样的条件下，臭氧将具有极大的毒性，几乎是致命的，”法恩斯沃思说道。阿拉基斯星球上的人们可能不得不依靠技术来清除空气中的臭氧。
当然，上层大气中的臭氧可以帮助保护阿拉基斯免受其恒星老人星的有害辐射。老人星是一颗真实的恒星，也被称为船底座α星。它在南半球可见，是天空中第二亮的恒星。不幸的是沙丘粉丝们，目前还不知道它是否有行星。）
Farnsworth 表示，如果 Arrakis 是真实存在的，它与老人星之间的距离大约相当于冥王星与太阳之间的距离。但老人星是一颗巨大的白色恒星，计算温度约为 7,200° 摄氏度。“这比太阳要热得多”，而太阳的温度要低 2,000 度左右，Farnsworth 表示。但“他们在这里做了很多假设和假定，至于这些数字是否准确，我不敢说。”
一个宜居却又不适合居住的世界
气候模拟显示，阿拉基斯可能并不完全像赫伯特所描述的那样。
例如，作者在一篇文章中描述了极地冰盖在夏季高温下消退的情况。但 Farnsworth 及其同事表示，极地的温度太高，夏季温度约为 70°C，根本无法形成冰盖。此外，冬季降水量太少，无法补充冰层。高空云层和其他过程会使极地大气变暖，使其比低纬度地区更温暖，尤其是在夏季。
尽管赫伯特小说中的人物生活在中纬度和两极附近，但法恩斯沃思说，如果没有科技，夏季的酷热和冬季-40°C 到-75°C 的严寒会让这些地区几乎无法生存。
阿拉基斯行星热带纬度地区的温度相对更宜人，最热的月份为 45° C，较冷的月份为 15° C 左右。在地球上，热带地区的高湿度使其比两极地区温暖得多。但在阿拉基斯行星上，“大部分大气水分基本上从热带地区消失了”，这使得即使是炎热的夏天也更能忍受。两极是云层和微不足道的水分聚集并加热大气的地方。
但阿拉基斯的热带地区也存在着自己的挑战。飓风会定期吹袭居民，并形成沙丘高达 250 米，研究人员计算。
这并不意味着人类无法在阿拉基斯星球上生活，只是他们需要技术和大量外星支持来获取食物和水，法恩斯沃思说道。“我认为这是一个非常适合居住的世界，但只是一个非常不适合居住的世界。”
成为一只巨型沙虫并不容易
虽然人类可能可以通过某种帮助生存下来，但这个星球上最著名的居民——巨型沙虫——可能不适合生存。“很难想象这样一个具有耐热性的物种能够在这样的气候和生态系统中生存，”法恩斯沃思说。
山姆休斯顿州立大学的脊椎动物古生物学家刘易斯说，巨型沙虫还面临其他问题。沙虫体长可达 400 米，几乎是最大恐龙的 10 倍。对于像蠕虫或蛇这样身体较长的动物来说，这很不寻常。“蠕虫体型非常常见。在过去的 6 亿年里，它进化了很多次，”刘易斯说。“但它们都没有长得很大。”
对于无脊椎蠕虫来说，问题在于氧气，刘易斯说。蠕虫通常通过皮肤吸收氧气，然后渗透到体内。动物体型越大，氧气进入其内脏器官就越困难。
刘易斯认为沙丘上的巨型沙虫一定是脊椎动物喜欢角豆属来自撒哈拉以南非洲的蠕虫他研究的物种要小得多：大约 20 到 30 厘米长，厚度最多 7 毫米。但这并没有阻止他想象沙丘大小的脊椎动物蠕虫可能就像这样。
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，而水中的浮力可以完成许多重物的搬运。“但如果你要浮在水面上，那么你就必须能够对抗重力，”刘易斯说。要想长到 150 米以上，“你基本上必须变成一个巨大的骨头球，才能不被自己的体重压垮。”
也许如果阿拉基斯蠕虫的骨骼是由地球上未知的超轻材料制成的，它们就能长到如此巨大的体型。但这给它们的移动带来了问题。“体型越大，肌肉就越弱，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，刘易斯说。而且肌肉会产生大量热量。
角豆属他说，蠕虫可以忍受卡拉哈里沙漠 45°C 的高温，因为它们体型小，相对于微小的体形，它们拥有很大的表面积来散热。但巨型沙虫却无法如此轻易地散热：动物体型越大，相对于其散热所需的表面积，它们产生和储存热量的体积就越大。将几何问题与天气结合起来，这对巨型蠕虫来说就是个麻烦。“如果你是一条巨型蠕虫，炎热的气候可不是你的朋友，”刘易斯说。
如果你是沙丘如果你正在思考阿拉基斯星球上的生活现实，那么你很幸运。这个星球虽然条件恶劣，但对人类来说是一个可行的居住地。而且你可能不必担心被巨型沙虫吃掉。
