خاندان اژدها: اگر اژدها واقعی بود، چگونه می‌توانست نفس آتشین داشته باشد؟

در سرزمین خیالی وستروس که در مجموعه‌های تلویزیونی بازی تاج‌وتخت و خاندان اژدها به تصویر کشیده است، اژدهایانی که نفس آتشین دارند، هواداران داستان‌های اسطوره‌ای و خیالی را مجذوب خود می‌کنند. بااین‌حال تصاویر اژدهایان آتش‌افروز در مجموعه‌ی جدید خاندان اژدها این پرسش را مطرح می‌کنند: اگر اژدها در دنیای واقعی وجود داشت چه مکانیزم بیولوژیکی و واکنش‌های شیمیایی در بدن آن به جریان می‌افتاد؟

پیش از پاسخ به پرسش فوق بهتر است مروری کوتاه بر شیمی داشته باشیم. برای احتراق و حفظ شعله‌ی آتش به سه مؤلفه نیاز داریم؛ سوخت، عامل اکسید‌کننده که معمولا به شکل اکسیژن در هوا موجود است و منبع گرما برای شروع و حفظ احتراق.

بیایید با سوخت شروع کنیم. متان می‌تواند کاندید مناسبی باشد، زیرا حیوانات معمولا در حین گوارش آن را تولید می‌کنند. تصاویر مناظر وستروس، اژدهایانی را نشان می‌دهند که به دنبال شکار گوسفندها هستند. بااین‌حال، اژدهای دارای سوخت متان باید رژیم غذایی و سیستم گوارشی شبیه به گاو داشته باشد تا بتواند گاز کافی برای سوزاندن یک شهر را تأمین کند.

همچنین مشکلی برای ذخیره‌سازی مقدار قابل توجه گاز متان وجود دارد. یک سیلندر متان معمولی ممکن است برای فشار ۱۵۰ اتمسفر درجه‌بندی شود، درحالی‌که شکم گازدار تنها می‌تواند اندکی بیشتر از یک اتمسفر را تحمل کند؛ بنابراین برای حیوانات غیرآبزی هیچ پشتوانه‌ی علمی زیستی‌ای برای ذخیره‌‌ی مقدار زیاد گاز تحت فشار زیاد وجود ندارد.

گزینه‌ی بهتر، سوخت مایعی مثل اتانول است. شاید اژدهای ما دارای مخزنی از مخمرها درون شکم خود باشد یا شاید سیستم سوخت‌وساز آن به «ماهی کپوردندان سوراخ شیاطین» شبیه باشد که در چشمه‌های آب گرم نوادا زندگی می‌کند. این ماهی در شرایط کم‌اکسیژن دارای نوعی مخزن است که اتانول تولید می‌کند.

بنابراین اگر صرفا به اصول زیست‌شناسی موجود پایبند باشیم، گزینه‌ی بهتر می‌تواند نوعی سوخت مبتنی بر روغن باشد. افرادی که معمولا به صورت تصادفی باعث آتش‌گرفتن ماهیتابه می‌شوند، این نوع سوخت را درک می‌کنند، سوخت روغنی می‌تواند منبع شعله‌های بلندی شوند و «مرغ دریایی فولمار» یکی از نمونه‌های واقعی آن است.

مرغ دریایی فولمار در شکم خود روغنی پرانرژی تولید می‌کند که برای تغذیه‌ی جوجه‌هایش آن را بالا می‌آورد. این روغن می‌تواند به‌عنوان عایق هم عمل کند. در زمان خطر، مرغ فولمار روغن چسبناک را روی شکارچیان بالا می‌آورد. با این‌‌حال خوشبختانه این مرغ به گونه‌ای تکامل نرسیده است که بتواند آتش تولید کند.

اکنون که منبع سوخت مناسب را پیدا کردیم، باید به عامل اکسیدکننده توجه کنیم. مانند اغلب آتش‌سوزی‌ها، اکسیدکننده می‌تواند همان اکسیژن باشد. بااین‌حال برای تولید فواره‌ای از روغن سوزان تحت‌فشار، به منبعی فراتر از اکسیژن موجود در هوای اطراف نیاز داریم تا بتوان تخت آهنین را نیز ذوب کرد. اکسیژن همچنین باید به‌خوبی با سوخت ترکیب شود. هرچقدر منبع اکسیژن بهتر باشد، شعله‌ها داغ‌تر خواهند بود.

اژدها در چنین شرایطی می‌تواند به فرآیند شیمیایی «سوسک بمب‌افکن» تکیه کند. این حشره دارای مخازنی برای ذخیره‌سازی هیدروژن پراکسید است؛ ماده‌ای که ممکن است برای رنگ‌زدایی مو استفاده کنید. سوسک بمب‌افکن وقتی مورد تهدید قرار می‌گیرد، هیدروژن پراکسید را به مجرایی حاوی آنزیم‌هایی هدایت می‌کند که به سرعت هیدروژ‌ن‌پراکسید را به آب و هیدروژن تجزیه می‌کنند.

واکنش فوق از نوع گرماده است زیرا انرژی را به محیط اطراف منتقل می‌کند و در این سناریو، دمای مخلوط را تا نزدیک به نقطه‌ی جوش افزایش می‌دهد. این واکنش به‌قدری تهاجمی است که گاهی برای پیشرانه‌ی موشک‌ها به کار می‌رود. افزایش فشار حاصل از تولید سریع اکسیژن و آب در حال جوش، مخلوط سمی را از دریچه‌ای در شکم سوسک خارج و به سمت طعمه یا تهدید پرتاب می‌کند.

اگر اژدها از مکانیزم بدن سوسک بمب‌افکن استفاده کند، به توانایی‌های جالبی می‌رسد. برای مثال می‌تواند فشار بالای لازم برای ایجاد یک فواره‌ از سوخت روغنی را ایجاد کند. این واکنش گرماده روغن را داغ می‌کند و آماده‌ی احتراق می‌سازد و مهم‌تر از هر چیز می‌تواند اکسیژن لازم برای واکنش احتراق را فراهم کند.

تمام آنچه اژدها نیاز دارد، نوعی معادل بیولوژیکی از کاربراتور موتور بنزینی است تا روغن را با اکسیژن مخلوط کند و ترکیبی انفجاری به‌وجود آورد. به‌عنوان مزیت، این ترکیب فورانی احتمالا غباری ریز از قطرات روغن مثل هواپخش (آئروسل) تشکیل می‌دهد که بسیار بهتر مشتعل می‌شود.

در نهایت نیاز به یک جرقه داریم تا مخلوط را مشتعل کنیم. به همین دلیل، می‌توان پیشنهاد کرد که اژدها یک اندام الکتریکی شبیه به همان چیزی داشته باشد که در بسیاری از ماهی‌ها به‌ویژه مارماهی برقی تکامل یافته است. این اندام می‌تواند پالس‌های کوتاهی تا حداکثر ۶۰۰ ولت ایجاد کند که به‌راحتی برای جرقه زدن در یک شکاف هوای کوتاه کافی است. اگر جرقه‌ها در مجراهای پشت دهان اژدها تخلیه شوند، می‌توانند جریان پرفشار از روغن و اکسیژن را شعله‌ور کنند.

بااینکه هرگز اژدهایی با شعله‌های آتش را خارج از حوزه‌ی علمی تخیلی نخواهیم دید، فکر کردن به این فرآیند شکل‌گیری نفس آتشین از دید علمی جذاب است؛ بنابراین بار دیگر که اجرای دستور «دراکاریس» را از تارگرین‌ها می‌بینید، درباره‌ی فرآیندهای زیستی مسئول این دستور جادویی نیز فکر کنید.