よく知られた気候モデルを修正し、それを架空の世界アラキスに適用することで、科学者グループは、フランク・ハーバートによる小説『デューン』シリーズの砂漠の惑星の描写が、いくつかの驚くべき違いはあるものの、驚くほど適切であることを示した。
アラキス—デューン—砂漠の惑星。
フランク・ハーバート監督の1965年の傑作『デューン』の冒頭で、ポール・アトレイデスの頭の中を、まるでマントラのように駆け巡るこの言葉。主人公が不安になるのも無理はない。彼の新しい住処は、彼が後に残すことになる水に恵まれた故郷カラダンとは全く違うものになるからだ。ポールが間もなく直接体験することになるアラキスには地表水がなく、雨も降らない。惑星の地表はほぼ完全に砂丘に覆われた砂漠で覆われており、ドゥニ・ヴィルヌーヴ監督の新作『デューン』ではその砂漠が美しく描かれている。この乾燥した単調な風景は、時折、山脈や岩の露頭、そして時折現れるサンドワームによって破られる。そしてもちろん、猛暑もある。
アラキスは壮大なSF冒険物語の舞台として素晴らしいものであり、ハーバートが描いた砂漠の惑星は、科学者グループが最近実証したように、それほど的外れではありませんでした。気候モデリングの専門知識を持つチームは、アラキスのような惑星が実際にどのように機能するのか、そして人類が本当にそこに居住できるのかどうかを知りたかったため、シミュレーションを行いました。研究者たちがThe Conversationに記しているように、結果として得られたモデルは、おおむね期待通りでした。ハーバートが描いたビジョン通り、「アラキス自体は、非居住的ではあるものの、確かに居住可能であるだろう」と科学者たちは記しています。
ブリストル大学の気象学者で、このプロジェクトに貢献したアレックス・ファーンズワース氏は電子メールで、ハーバート氏が「物理学の知識もなければ、いかなる計算も実行できるスーパーコンピューターもないのに、砂漠の世界を思い描いた」ことの正確さに最も驚いたと述べ、さらに「そのような世界がどのように機能するかを理解するために、ハーバート氏は地球システムのさまざまな構成要素について膨大な研究を行ったに違いない」と付け加えた。
ファーンズワースは、シェフィールド大学のマイケル・ファーンズワース、ブリストル大学のセバスチャン・シュタイニグとともに、架空の惑星であるにもかかわらず、アラキスを可能な限り模倣しようと試みました。そのために、彼らは『デューン』シリーズや『デューン百科事典』におけるアラキスの描写を参照し、例えば、この惑星が地球のように円軌道を描いていることを発見しました。
研究者たちはその後、よく知られた気候モデルを修正し、アラキスのシミュレーションを行いました。このシミュレーションでは、惑星の地形や恒星の露出量（ファーンズワース氏によると「ハーバート氏は地球の知識を多く参考にしていたため、チームは現代の太陽定数を使用しました」）など、様々な要因を考慮しました。また、大気中の二酸化炭素濃度を地球の417ppmではなく350ppmと仮定し、オゾンの量も大幅に増加させました。科学者たちによると、20年間の大気温暖化において、オゾンは二酸化炭素の65倍の効率で大気を温めるそうです。
アラキスの酸素については、SFの領域に留まらざるを得ませんでした。植物が存在しないデューンでは、ハーバートが著書で述べているように、酸素は巨大なサンドワームによって供給されています。
パラメータを設定した後、研究者たちはシミュレーションを開始し、コンピューターが計算を実行するまで3週間待った。結果を見ると、アラキスの理論に非常に似た特徴がいくつか見られたが、いくつか重要な違いもあった。
猛暑と極寒
映画『デューン』では、アラキスの極地は他の地域よりも居住しやすいと描写されているが、シミュレーションでは異なる結果となった。アラキスのモデルによると、熱帯地域は最温暖期には華氏約45度（摂氏約45度）、最寒期には華氏59度（摂氏約15度）まで下がる（これは地球上の気温とそれほど変わらない）。しかし、最も極端な気温は中緯度と極地で観測され、夏の砂浜の気温は華氏158度（摂氏約70度）まで上昇し、冬は非常に寒くなり、中緯度では華氏-40度（摂氏約-75度）、極地では華氏-103度（摂氏約-75度）まで下がった。
「赤道地域は太陽からより多くのエネルギーを受け取るため、これは直感に反する」と研究者らは記している。「しかし、モデルでは、アラキスの極地では大気中の水分量が大幅に多く、雲量も高いことが示されており、水蒸気は温室効果ガスであるため、気候を温暖化させる効果がある。」
雨は降りますか？
ハーバート・アラキスでは雨は降りませんが、モデルでは夏と秋に高緯度地域の山岳地帯や高原で少量の雨が降るとされています。また、本書では極地の氷冠についても記述されていますが、これはシミュレーションされたアラキスには存在しません。これは、極地の夏の気温が非常に高く、氷冠を補充する冬の降水がないためです。
「地球を周回すると言われる大規模な『コリオリの嵐』が、ある意味で現実に起こり得るということにも驚きました」とファーンズワース氏は語った。「本や映画で描かれているほど強力ではないにしても」
人々はどこに住むことができるのか？
ハーバートが描いたアラキスのビジョン通り、シミュレーションで描かれた惑星は高温だが、人類が居住できないほどではない。熱帯地域は危険な湿球温度限界を超えないため、最も居住に適していると思われる。ラフバラ大学の気候学者トム・マシューズ氏が2019年にThe Conversation誌に掲載した論文では、次のように説明されている。
気温が35℃（95°F）を超えると、体は主に発汗による水分の蒸発に頼って体幹温度を安全なレベルに保ちます。このシステムは「湿球温度」が35℃に達するまで機能します。湿球温度には温度計から蒸発する水による冷却効果が含まれるため、通常、天気予報で報じられる通常の「乾球温度」よりもはるかに低くなります。
湿球温度の閾値を超えると、空気は水蒸気で満たされ、汗は蒸発しなくなります。熱を放散する手段がなくなるため、どれだけ水を飲もうが、どれだけ日陰を探そうが、どれだけ休もうが、体温は上昇します。休息がなければ、死に至ります。特に幼児、高齢者、あるいは持病のある人は、その死は最も早く訪れます。
シミュレーションが指摘するように、赤道付近での生活は可能かもしれないが、水分回収型スティルスーツを持たずに中緯度地域へ敢えて旅する、準備不足の探検家には悲惨な運命が待ち受けている。低地では気温が50～60℃を超えることも珍しくなく、著者らによるとこれは「人間にとって致命的」だという。繰り返しになるが、この点でモデルは本書の内容から大きく逸脱している。アラキスの住民の大半は中緯度地域（アラキーンやカルタゴなどの都市を含む）に住んでいるからだ。
この実験は研究者たちの余暇時間に、主に楽しみのために行われたが、ファーンズワース氏が指摘するように、これらのシミュレーションは気候物理学に対する私たちの理解を試すものであり、真剣な側面もある。もし全く異なる世界が創造されていたら、私たちの理解は地球のような世界に限られていたかもしれない、と彼は述べた。科学者たちはシミュレーションを用いて「気候モデルを理解し、過去、現在、そして未来の気候を見るだけでなく、太陽系外の世界の潜在的な気候も理解できる」とファーンズワース氏は説明した。
同時に、この活動は人為的な気候変動に関する非常に重要なメッセージも伝えています。「フランク・ハーバートは熱心な生態学者でしたから、伝えたいメッセージは『今あるものを守ろう。アラキスのような気候は、私たちが決して経験したくないものなのだから』ということだと思います」とファーンズワース氏は語りました。
