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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 。
【“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】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 。 ”
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