Глубоководная губка — механическое чудо природы
Губка «корзинка Венеры» (Euplectella aspergillum) может вдохновить на создание зданий, мостов и даже самолётов будущего благодаря своей устойчивости к давлению и способности буквально «плыть по течению».
Её скелет состоит из диоксида кремния (основного компонента стекла). Эта хрупкая на вид «стеклянная» структура, толщиной всего в миллиметры, выживает на глубине около 1000 метров, выдерживая колоссальное давление.
Работа под высоким давлением
Международная команда исследователей, включая доктора Джованни Полверино из Центра эволюционной биологии Университета Западной Австралии, изучает её удивительные свойства. Учёные моделируют структуру губки, чтобы понять, как она противостоит сокрушительной глубине.
«Уже хорошо известно, что структура очень прочная, — говорит Джованни. — Она может вдохновить на создание новых материалов на основе стекла. Это человеческое строительство, основанное на том, чего естественный отбор достиг за сотни тысяч лет».
Исследователи также изучают, как цилиндрическая форма губки позволяет воде течь сквозь её тело, что необходимо для питания и размножения.
«Суперкомпьютер, стань губкой»
Для создания цифровой модели губки и симуляции потока воды команда использовала суперкомпьютерный центр Cineca в Италии. Суперкомпьютер Marconi входит в топ-10 самых быстрых в мире, его пиковая производительность эквивалентна примерно 1000 персональным компьютерам.
Гигантская сетка модели содержала 50 миллиардов точек, воспроизводящих поток воды. Цифровая модель была создана по фотографиям, так как тестировать реальные редкие образцы почти невозможно.
Симуляция глубоководной губки
Смоделировав уникальную структуру, команда упростила её, чтобы увидеть, как менее развитый вид мог бы выжить в таких течениях.
«У неё невероятные адаптации, позволяющие жить там, где не живёт ни одно другое животное, — говорит Джованни. — Мы попытались убрать уровни сложности и увидели, зачем этому животному нужна такая красивая структура».
Часть устойчивости губки — в её способности «плыть по течению». Прочно прикреплённая ко дну, она минимизирует сопротивление и повреждения за счёт тока жидкости через своё тело.
«Глубинные воды очень быстрые, поэтому это служит для смягчения удара», — объясняет Джованни.
Спирали скелета губки имеют красивые разрывы — щели, которые уменьшают сопротивление и собирают воду для питания. Упрощённая модель без этих разрывов теряла свои преимущества.
Вдохновение для будущих инноваций?
Понимание этого механического чуда может повлиять на проектирование более совершенных зданий, мостов и летательных аппаратов, особенно тех, которым необходимо выдерживать давление воздуха или воды.
Это ставит глубоководные губки на пересечение гидродинамики, биологии организмов и функциональной экологии.