Майже як у Кличка: в океані ховається істота, здатна завдати одного з найсильніших ударів

Найсильнішим ударом в історії боксу вважається удар українського боксера Володимира Кличка — його оцінили в 700 кілограмів. Хоча дехто припускає, що найсильніший удар в історії боксу належить Майку Тайсону і сягає близько 800 кг. Що стосується тваринного світу, абсолютним чемпіоном вважають рака-богомола — крихітного, барвистого ракоподібного, який завдає удару зі швидкістю 123 метри на секунду, пише Science Alert.

Дослідники вважають, що швидкість удару рака-богомола еквівалентна приголомшливій силі в 1500 ньютонів — цього достатньо, щоб тварина могла розколювати панцир своєї здобичі. Удари цих морських мешканців настільки сильні, що вчені зацікавилися, як саме ракоподібне залишається неушкодженим проти ефекту віддачі.

У Фокус. Технології з'явився свій Telegram-канал. Підписуйтесь, щоб не пропускати найсвіжіші та найзахопливіші новини зі світу науки!

У новому дослідженні вченим вдалося розкрити один із секретів раків-богомолів: дактильні кийки, які обрушуються на раків-богомолів, мають захопливу структуру, що фільтрує удари, захищаючи тварину, яка перебуває за ними.

За словами інженера-механіка Орасіо Еспінози з Північно-Західного університету в США, риба-богомол відома своїм неймовірно потужним ударом, що може розбити мушлі молюсків і навіть скло акваріума. Але для багаторазового виконання цих потужних ударів кийок креветки-богомола повинен мати надійний захисний механізм, щоб запобігти самоушкодженню.

У більшості попередніх робіт вчені аналізували міцність кийка та його стійкість до тріщин, при цьому структура розглядалася як зміцнений ударний щит. У новій роботі вчені виявили, що рак-богомол використовує фононні механізми — структури, які вибірково фільтрують хвилі напруги. Це дає змогу креветці зберігати свою ударну здатність за багаторазових ударів і запобігати пошкодженню м'яких тканин.

Команда також детально вивчила удар креветки-богомола. Коли вона рухається у воді на високій швидкості, вона створює те, що відомо як кавітаційна бульбашка. Коли вода відштовхується в бік на високій швидкості, її щільність знижується до такої міри, що вода всередині міхура з низькою щільністю випаровується. Ця бульбашка оточена водою з вищою щільністю і не може існувати довго: негайно вибухає у викиді тепла, світла і звуку. Вчені виявили, що саме енергія, що виділяється цією бульбашкою, дає змогу креветці-богомолу розколювати мушлі.

За словами Еспіноза, вони з колегами виявили послідовність атаки:

• креветка-богомол завдає удару, створюючи хвилі тиску на її цілі;
• створюються бульбашки, які швидко схлопуються, виробляючи ударні хвилі в діапазоні мегагерц;
• схлопування цих бульбашок вивільняє інтенсивні сплески енергії, які проходять через кийок креветки;
• вторинний ударний ефект, поряд із початковою силою удару, робить удар рака-богомола ще більш руйнівним.

Однак самі креветки-богомоли не страждають від завдавання удару. Під час свого аналізу, вчені прагнули з'ясувати, чому. Команда під керівництвом інженера Ніколаса Альдерете з Північно-Західного університету детально розглянула пальценосні булави павиного богомола.

Вчені використовували два методи, щоб побачити, як істота реагує на хвилі напруги, що поширюються, а саме:

• пікосекундний лазерний ультразвук;
• перехідну решітчасту спектроскопію.

Результати показують, що пальценосні булави мають унікальну структуру, щоб гасити та фільтрувати ці хвилі для захисту раку-богомола. Дослідники виявили, що структура панцира пальценосного богомола насправді шарувата і схожа на лазанью.

Ударна поверхня являє собою тонкий шар гідроксиапатиту, мінералу, що в основному складається з кальцію і фосфору, як покриття ваших зубів. Область удару безпосередньо під ним складається з шару хітинових волокон, розташованих у вигляді ялинки, що оптимізує структурну цілісність. Дослідники виявили, що цей шар також діє як фононний екран забороненої зони — матеріал, який фільтрує звукові та стресові хвилі, контролюючи, як ці хвилі взаємодіють з періодичними структурами матеріалу.

Раніше Фокус писав про те, як різні тварини на Землі бачать навколишнє середовище.