維納斯的花籃海綿可以為未來(lái)的建筑物、橋梁甚至飛機提供靈感，這要歸功于它在壓力下的表現和隨波逐流的能力——字面意思。想象一下，你正在南極冰冷的深處潛水。在海平面以下 1000 米處，你被籠罩在一片漆黑的黑暗中。數千升的壓力之下你的加壓極性潛水服吱吱作響的水。

奇怪的生物在你的火炬光束中進(jìn)進(jìn)出出。當您探索海底時(shí)，您會(huì )看到一個(gè)有趣的形狀。它是海海綿 Euplectella aspergillum 或維納斯的花籃。

它的骨架由二氧化硅制成——玻璃的主要成分。其身體過(guò)濾器的網(wǎng)格狀網(wǎng)狀物從海水中喂食微小的食物顆粒。

如此脆弱的“玻璃屋”在如此深不可測的深度似乎是不可能的。然而，這種看起來(lái)精致的海綿，只有幾毫米厚，比看起來(lái)要堅韌得多。

壓力大的工作

來(lái)自西澳大利亞大學(xué)進(jìn)化生物學(xué)中心的 Giovanni Polverino 博士是研究金星花籃非凡特性的國際團隊的成員。

研究人員正在對海綿的結構進(jìn)行建模，以了解它如何能夠承受如此嚴重的碎骨深度。

“眾所周知，這種結構非常堅固，”喬瓦尼說(shuō)。“它可以激發(fā)以玻璃為主要元素的新材料。它是基于自然選擇數十萬(wàn)年來(lái)取得的成就的人類(lèi)建筑。”

Giovanni 研究海綿的圓柱形狀如何讓水流入和流出它的身體。除了承受高壓環(huán)境外，海綿還需要適應這些電流以供食物和施肥。

“超級電腦，做海綿”

研究人員使用了最強大的超級計算中心——Cineca 進(jìn)行科學(xué)研究。

馬可尼超級計算機躋身世界前 10 名最快的超級計算機之列。在高峰運行期間，它以大約 1000 臺個(gè)人計算機的速度處理。

該團隊建立了一個(gè)模擬海綿結構和水流的數字模型。這個(gè)巨大的網(wǎng)格擁有 500 億個(gè)點(diǎn)，可以再現水在那個(gè)點(diǎn)的流動(dòng)方式。

數字模型是根據照片創(chuàng )建的。它是如此難以接近和罕見(jiàn)，以至于幾乎不可能測試真實(shí)的樣本。

深海海綿模擬

一旦他們模擬了海綿的獨特結構，該團隊就對其進(jìn)行了簡(jiǎn)化，以了解進(jìn)化程度較低的物種如何在當前的情況下生存。

“它具有令人難以置信的適應能力，使它能夠生活在沒(méi)有其他動(dòng)物生活的地方，”喬瓦尼說(shuō)。“我們嘗試消除復雜程度。我們明白為什么這種動(dòng)物需要如此美麗的結構。”

海綿的部分穩定性是它隨波逐流的能力——字面意思。雖然牢固地錨定在海底，但流體進(jìn)出其身體的流動(dòng)減少了阻力并將損壞降至最低。

“深水速度非?？?，所以這有助于減輕影響，”喬瓦尼說(shuō)。

海綿的螺旋有漂亮的缺口，這些缺口可以減少阻力并為海綿的喂食收集水分。

“它們看起來(lái)像表面周?chē)难b飾。我們的簡(jiǎn)化消除了這些缺口，發(fā)現結構的優(yōu)勢消失了。”

未來(lái)創(chuàng )新的靈感?

那么，了解這種優(yōu)雅而堅固的深海海綿的機械奇跡能否激發(fā)未來(lái)的工程壯舉?

研究人員表示，他們的發(fā)現可能對建筑物、橋梁和飛機的更先進(jìn)設計產(chǎn)生影響，尤其是那些需要承受空氣和水壓的設計。

它將深海海綿置于流體力學(xué)、生物生物學(xué)和功能生態(tài)學(xué)的交叉點(diǎn)。

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