Dune:Hvad klimaet i Arrakis kan fortælle os om jagten på beboelige exoplaneter

Frank Herbert's Dune er episk sci-fi-historiefortælling med et miljøbudskab i hjertet. Romanerne og filmene foregår på ørkenplaneten Arrakis, som forskellige karakterer drømmer om at forvandle til en grønnere verden - ligesom nogle forestiller sig for Mars i dag.

Vi undersøgte Arrakis ved hjælp af en klimamodel, et computerprogram svarende til dem, der bruges til at give vejrudsigter. Vi fandt ud af, at den verden, som Herbert havde skabt, længe før klimamodeller overhovedet eksisterede, var bemærkelsesværdig nøjagtig – og ville være beboelig, hvis ikke gæstfri.

Arrakis var dog ikke altid en ørken. I Dune-lore var 91% af planeten engang dækket af oceaner, indtil en gammel katastrofe førte til dens ørkendannelse. Det resterende vand blev fjernet yderligere af sandørred, en invasiv art bragt til Arrakis. Disse spredte sig og transporterede væske ind i hulrum dybt under jorden, hvilket førte til, at planeten blev mere og mere tør.

For at se, hvad et stort hav ville betyde for planetens klima og beboelighed, har vi nu brugt den samme klimamodel – at lægge et hav i os uden at ændre andre faktorer.

Når det meste af Arrakis er oversvømmet, beregner vi, at den globale gennemsnitstemperatur ville blive reduceret med 4°C. Det skyldes mest, at havene tilføjer fugt til atmosfæren, hvilket fører til mere sne og visse typer skyer, som begge reflekterer solens energi tilbage i rummet. Men det er også fordi oceanerne på Jorden og (vi antager) på Arrakis udsender "halogener", der afkøler planeten ved at nedbryde ozon, en potent drivhusgas, som Arrakis ville have betydeligt mere af end Jorden.

Ikke overraskende er havverdenen hele 86 gange vådere, da så meget vand fordamper fra havene. Det betyder, at planter kan vokse, da vand ikke længere er en begrænset ressource, som det er på ørkenen Arrakis.

En vådere verden ville være mere stabil

Havene reducerer også ekstreme temperaturer, da vand opvarmes og afkøles langsommere end land. (Dette er en af ​​grundene til, at Storbritannien, omgivet af oceaner, har relativt milde vintre og somre, mens steder langt inde i landet har tendens til at være varmere om sommeren og meget kolde om vinteren). Klimaet på en havplanet er derfor mere stabilt end en ørkenverden.

I ørkenen Arrakis ville temperaturerne nå op på 70°C eller mere, mens vi i havtilstanden satte de højeste registrerede temperaturer til omkring 45°C. Det betyder, at havet Arrakis ville være beboeligt selv om sommeren. Skove og markafgrøder kunne vokse uden for de (stadig kolde og snedækkede) poler.

Der er dog én ulempe. Tropiske områder ville blive ramt af store cykloner, da de enorme, varme oceaner ville indeholde masser af den energi og fugt, der kræves for at drive orkaner.

Søgen efter beboelige planeter

Alt dette er ikke en helt abstrakt øvelse, da videnskabsmænd, der søger efter beboelige "exoplaneter" i fjerne galakser, også leder efter denne slags ting. I øjeblikket kan vi kun opdage sådanne planeter ved hjælp af enorme teleskoper i rummet til at søge efter dem, der ligner Jorden i størrelse, temperatur, tilgængelig energi, evne til at være vært for vand og andre faktorer.

Vi ved, at ørkenverdener sandsynligvis er mere almindelige end jordlignende planeter i universet. Planeter med potentielt livsopretholdende oceaner vil normalt blive fundet i den såkaldte "Goldilocks-zone":langt nok fra Solen til at undgå at være for varm (så længere væk end kogende varm Venus), men tæt nok på til at undgå at alt fryses ( så nærmere end Jupiters iskolde måne Ganymedes).

Forskning har fundet ud af, at denne beboelige zone er særlig lille for planeter med store oceaner. Deres vand risikerer enten at fryse helt, og derfor gøre planeten endnu koldere, eller at fordampe som en del af en løbsk drivhuseffekt, hvor et lag vanddamp forhindrer varme i at undslippe, og planeten bliver varmere og varmere.

Den beboelige zone er derfor meget større for ørkenplaneter, da de i yderkanten vil have mindre sne- og isdække og vil absorbere mere af deres solvarme, mens der i den inderste kant er mindre vanddamp og dermed mindre risiko for at løbe væk. drivhuseffekt.

Det er også vigtigt at bemærke, at selvom afstand fra deres lokale stjerne kan give en generel gennemsnitstemperatur for en planet, kan et sådant gennemsnit være vildledende. For eksempel har både ørken- og hav-arrakier en beboelig gennemsnitstemperatur, men de daglige temperaturekstremer på havplaneten er meget mere gæstfri.

I øjeblikket kan selv de kraftigste teleskoper ikke registrere temperaturer ved denne detalje. De kan heller ikke se i detaljer, hvordan kontinenterne er arrangeret på fjerne planeter. Dette kan igen betyde, at gennemsnittet er vildledende. For eksempel, mens det hav Arrakis, vi modellerede, ville være meget beboeligt, er det meste af landet i polarområderne, som er under sne året rundt - så den faktiske mængde af beboeligt land er meget mindre.

Sådanne overvejelser kan være vigtige i vores egen fjern fremtid, når Jorden forventes at danne et superkontinent centreret om ækvator. Det kontinent ville gøre planeten alt for varm til, at pattedyr og andet liv kan overleve, hvilket potentielt kan føre til masseudryddelse.

Hvis de mest sandsynlige livlige planeter i universet er ørkener, kan de meget vel være meget ekstreme miljøer, der kræver betydelige teknologiske løsninger og ressourcer for at muliggøre liv - ørkenverdener vil sandsynligvis ikke have en iltrig atmosfære, for eksempel.

Men det forhindrer ikke mennesker i at prøve. For eksempel har Elon Musk og SpaceX store ambitioner om at skabe en koloni på vores nærmeste ørkenverden, Mars. Men de mange udfordringer, de vil stå over for, understreger kun, hvor vigtig vores egen Jord er som civilisationens vugge - især da havrige verdener måske ikke er så rigelige, som vi havde håbet. Hvis mennesker til sidst koloniserer andre verdener, vil de sandsynligvis skulle håndtere mange af de samme problemer som karaktererne i Dune.

Leveret af The Conversation

Denne artikel er genudgivet fra The Conversation under en Creative Commons-licens. Læs den originale artikel.