深海海绵是大自然的机械奇迹

维纳斯的花篮海绵可以为未来的建筑物、桥梁甚至飞机提供灵感，这要归功于它在压力下的表现和随波逐流的能力——字面意思。想象一下，你正在南极冰冷的深处潜水。在海平面以下 1000 米处，你被笼罩在一片漆黑的黑暗中。数千升的压力之下你的加压极性潜水服吱吱作响的水。

奇怪的生物在你的火炬光束中进进出出。当您探索海底时，您会看到一个有趣的形状。它是海海绵 Euplectella aspergillum 或维纳斯的花篮。

它的骨架由二氧化硅制成——玻璃的主要成分。其身体过滤器的网格状网状物从海水中喂食微小的食物颗粒。

如此脆弱的“玻璃屋”在如此深不可测的深度似乎是不可能的。然而，这种看起来精致的海绵，只有几毫米厚，比看起来要坚韧得多。

压力大的工作

来自西澳大利亚大学进化生物学中心的 Giovanni Polverino 博士是研究金星花篮非凡特性的国际团队的成员。

研究人员正在对海绵的结构进行建模，以了解它如何能够承受如此严重的碎骨深度。

“众所周知，这种结构非常坚固，”乔瓦尼说。“它可以激发以玻璃为主要元素的新材料。它是基于自然选择数十万年来取得的成就的人类建筑。”

Giovanni 研究海绵的圆柱形状如何让水流入和流出它的身体。除了承受高压环境外，海绵还需要适应这些电流以供食物和施肥。

“超级电脑，做海绵”

研究人员使用了最强大的超级计算中心——Cineca 进行科学研究。

马可尼超级计算机跻身世界前 10 名最快的超级计算机之列。在高峰运行期间，它以大约 1000 台个人计算机的速度处理。

该团队建立了一个模拟海绵结构和水流的数字模型。这个巨大的网格拥有 500 亿个点，可以再现水在那个点的流动方式。

数字模型是根据照片创建的。它是如此难以接近和罕见，以至于几乎不可能测试真实的样本。

深海海绵模拟

一旦他们模拟了海绵的独特结构，该团队就对其进行了简化，以了解进化程度较低的物种如何在当前的情况下生存。

“它具有令人难以置信的适应能力，使它能够生活在没有其他动物生活的地方，”乔瓦尼说。“我们尝试消除复杂程度。我们明白为什么这种动物需要如此美丽的结构。”

海绵的部分稳定性是它随波逐流的能力——字面意思。虽然牢固地锚定在海底，但流体进出其身体的流动减少了阻力并将损坏降至最低。

“深水速度非常快，所以这有助于减轻影响，”乔瓦尼说。

海绵的螺旋有漂亮的缺口，这些缺口可以减少阻力并为海绵的喂食收集水分。

“它们看起来像表面周围的装饰。我们的简化消除了这些缺口，发现结构的优势消失了。”

未来创新的灵感?

那么，了解这种优雅而坚固的深海海绵的机械奇迹能否激发未来的工程壮举?

研究人员表示，他们的发现可能对建筑物、桥梁和飞机的更先进设计产生影响，尤其是那些需要承受空气和水压的设计。

它将深海海绵置于流体力学、生物生物学和功能生态学的交叉点。

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