Данный материал является переводом оригинальной статьи, размещённой на сайте The Conversation.
В фантастическом мире Вестероса, созданном Джорджем Р.Р. Мартином (George R.R. Martin) в сериалах «Игра престолов» и «Дом дракона», зрителей завораживает зрелище огнедышащих драконов, которое сочетает миф и фантазию. Но для меня это также вызывает ещё и научное любопытство.
Образы драконов, извергающих потоки пламени в новом сериале «Дом дракона», заставили меня задуматься: если бы драконы существовали, какие реальные биологические механизмы и химические реакции они могли бы использовать?
Однако для начала, немного химии. Чтобы зажечь и поддерживать огонь, нам нужны три компонента: топливо, окислитель — обычно это кислород в воздухе — и источник тепла, чтобы инициировать и поддерживать горение.
Начнём с топлива. Кандидатом на эту «должность» вполне может быть метан. Животные производят его в процессе пищеварения. На экранах Вестероса показано, что драконы охотно поедают овец. Однако нашим драконам, работающим на метане, потребовалась бы диета и система пищеварения, более похожие на коровьи, чтобы производить достаточно газа для того, чтобы сжечь город.
Существует также проблема с хранением достаточного количества метана. Типичный цилиндр для метана может выдерживать давление до 150 атмосфер, в то время как даже раздувшийся желудок может выдерживать чуть более одной атмосферы. Таким образом, у наземных животных нет биологической основы для хранения газов под высоким давлением.
Лучшим вариантом было бы жидкое топливо. Для этого мог бы подойти этанол. Возможно, наши драконы содержат в своих желудках бак с бродящими дрожжами, или у них есть метаболическая система, похожая на систему дьявольского карпозубика из Девилс-Хоул, обитающего в горячих источниках Невады, США. При низком содержании кислорода эти рыбы переключаются на форму дыхания, которая производит этанол.
Но и в этом случае хранение снова является проблемой. Этанол быстро проходит через биологические мембраны, поэтому для поддержания его высоких концентраций и готовности к использованию по сигналу «дракарис» (что на вымышленном языке Высшего Валирийского языка переводится как «драконий огонь»/»драконье пламя») потребуется некоторая потусторонняя биология.
Итак, если мы придерживаемся объяснений, имеющих хотя бы одно основание в реальной биологии, то мой предпочтительный вариант — это что-то на основе масла. Как знает любой, кто когда-либо случайно поджигал сковороду, этот продукт может быть источником мощного пламени. Биологическая основа для этого существует у птицы глупыша (фульмары).
Они производят энергоёмкое желудочное масло, которое отрыгивают для кормления своих птенцов. Масло также служит средством защиты. Когда глупышу угрожают, он извергает на хищника липкое, зловонное масло. К счастью, эти птицы, похожие внешне на чаек или альбатросов, ещё пока не научились поджигать свои рвотные массы.
Подпитка пламени
Теперь, когда у нас есть источник топлива, обратим внимание на окислитель. Как и при большинстве пожаров, это, скорее всего, будет кислород. Однако для создания струи под давлением, способной расплавить железный трон, потребуется больше кислорода, чем содержится в окружающем воздухе. И его необходимо хорошо смешать с топливом. Чем лучше подача кислорода, тем горячее будет пламя.
Дракон мог бы использовать химию, которую применяет жук-бомбардир. Это насекомое развило резервуары, приспособленные для хранения перекиси водорода (вещества, которое можно использовать для обесцвечивания волос). Когда жуку угрожает опасность, он выталкивает перекись водорода в преддверие, содержащее ферменты, которые быстро разлагают перекись водорода на воду и кислород.
Это экзотермическая реакция, которая передаёт энергию в окружающую среду, и в данном случае повышает температуру смеси почти до точки кипения. Реакция настолько агрессивна, что иногда используется для запуска ракет. Увеличение давления, вызванное быстрым производством кислорода и кипящей воды, выталкивает ядовитую смесь через вентиляционное отверстие в брюшке жука в сторону его жертвы или потенциальной угрозы.
Если бы дракон использовал эту реакцию, она обладала бы несколькими полезными особенностями. Она создавала бы высокое давление, необходимое для подачи струи масляного топлива, экзотермическая реакция нагревала бы масла, делая их более готовыми к воспламенению, и самое главное, генерировала бы кислород, который поддерживал бы реакцию горения.
Всё, что нужно дракону, — это некий биологический эквивалент карбюратора бензинового двигателя для смешивания масла с кислородом и создания взрывоопасной смеси. Вдобавок, извергающаяся смесь, вероятно, образовывала бы тонкий туман масляных капель, как аэрозоль, что способствовало бы лучшему воспламенению.
Искра
Итак, наконец, нам нужна искра, чтобы зажечь имеющуюся смесь. Для этого я предполагаю, что драконы развили электрический орган, подобный тому, который есть у многих рыб, особенно у электрических угрей.
Эти органы способны генерировать короткие импульсы до 600 вольт, и этого вполне достаточно для создания искры через небольшой воздушный зазор. Если бы такие искры разряжались через каналы в задней части рта дракона, они могли бы зажечь струю масла и кислорода под высоким давлением.
И хотя мы никогда не увидим дракона, извергающего потоки пламени за пределами мира фантазий, увлекательно размышлять о науке, стоящей за этой магией. Поэтому в следующий раз, когда вы услышите команду кого-то из Таргариенов «дракарис», подумайте о биологии, стоящей за этим волшебным пламенем.
