Какое животное на Земле способно нагревать материю до температуры поверхности Солнца? Кит? Слон? Нет. Это делает креветка. Четыре сантиметра в длину, живёт на коралловом рифе и каждый день совершает то, что физики считали невозможным до 2001 года. Когда я впервые наткнулся на исследование Детлефа Лозе из университета Твенте, решил, что это ошибка в данных. Перечитал трижды. Нет, не ошибка.
Речь о пистолетной креветке, она же щелкун, семейство Alpheidae. Больше шестисот видов, и каждый вооружён клешнёй, превращающей воду в оружие. Причём звук производит не сама клешня. Звук, свет и адская температура рождаются из пустоты. Из вакуумного пузыря, возникающего в воде на долю секунды. И вот это меня зацепило по-настоящему. Потому что инженеры всего мира десятилетиями бьются с тем же явлением, только в обратную сторону.
Физика щелчка, от которого мурашки
Креветка раскрывает свою увеличенную клешню и захлопывает её с такой скоростью, что специальный выступ выбивает из паза струю воды. Эта струя летит со скоростью около 100 км/ч. Позади неё давление падает настолько резко, что вода буквально вскипает, образуя вакуумный пузырь. Всё происходит за 300 микросекунд. Триста миллионных долей секунды.
Дальше начинается самое безумное. Пузырь существует мгновение. Окружающая вода обрушивается на него со всех сторон, и он схлопывается. В момент коллапса температура внутри достигает минимум 5000 Кельвинов, то есть около 4700°C. Поверхность Солнца, для сравнения, примерно 5500°C. Давление на расстоянии четырёх сантиметров от клешни составляет 80 килопаскалей, а звук достигает 218 децибел. Выстрел из огнестрельного оружия даёт около 150.
В 2001 году команда Лозе и Шмитц опубликовала в Nature открытие, перевернувшее представления о биолюминесценции. При схлопывании пузыря возникает вспышка света. Короче 10 наносекунд, невидимая человеческому глазу, но зафиксированная приборами. Учёные назвали это «шримполюминесценцией». Звучит как шутка, но это термин из рецензируемого научного журнала. Маленькая креветка оказалась первым известным животным, производящим свет через сонолюминесценцию.
Оружие, с которым не справляются инженеры
Вот что меня поражает в этой истории. Кавитация, то самое явление с пузырями и коллапсом, для человеческой инженерии остаётся проклятием. С 1893 года, когда её впервые заметили на гребном винте британского эсминца HMS Daring, инженеры тратят огромные ресурсы на борьбу с ней. Кавитация разъедает лопасти турбин, разрушает гребные винты кораблей, выводит из строя насосы. Целые отделы конструкторских бюро занимаются одной задачей, как избежать образования этих проклятых пузырей.
А четырёхсантиметровая креветка взяла и приручила кавитацию. Сделала из неё охотничье оружие, средство общения и инструмент защиты территории. Ударная волна от схлопывания пузыря оглушает мелкую рыбу и ракообразных, а креветка спокойно утаскивает добычу в нору. Причём пользуется этим каждый день, без побочных эффектов для себя.
И есть ещё один факт, уходящий корнями во Вторую мировую. Колонии пистолетных креветок производят такой подводный шум, что он забивает сигналы сонара. Американские подводные лодки использовали это. Они прятались вблизи колоний креветок, и треск тысяч схлопывающихся пузырей маскировал субмарины от японских гидроакустиков. Университет Калифорнии в рамках военных исследований составил подробные карты мест обитания креветок в Тихом океане. Четырёхсантиметровое ракообразное стало элементом военной стратегии.
Знаете, что меня во всём этом задевает больше всего? Мы строим лаборатории, запускаем коллайдеры, тратим миллиарды на изучение плазмы и термоядерного синтеза. А существо размером с мизинец воспроизводит температуру Солнца между завтраком и обедом. И делает это без грантов, без оборудования, без единой публикации. Просто щёлкает клешнёй. Каждый день. Миллионы лет подряд.
Какая суперспособность животного впечатляет вас больше всего?
В следующий раз, когда кто-то скажет, что креветки годятся только для салата, вспомните. Одна из них прямо сейчас нагревает воду до температуры звезды. И ей совершенно всё равно, знаете вы об этом или нет.
Так же рекомендуем
Животные не смеются и не плачут как люди. Что на самом деле означает их мимика
Собаки "на борще" жили нормально, а на холистике болеют. Парадокс или миф?