Czemu perły są symetryczne? 

Czemu perły są symetryczne? 

Biochemicy odkryli, jak tworzą się perły i czemu są idealnie symetryczne. Może to w przyszłości pozwolić na stworzenie nowej klasy materiałów przydatnych w podróżach kosmicznych. 

.Naukowcy z Australian National University w Canberze zastanawiali się w jaki sposób ostrygi tworzą symetryczne, idealnie okrągłe perły wokół nieregularnie ukształtowanych ziaren piasku lub kawałków gruzu. Jak podaje czasopismo The Proceedings of the National Academy of Sciences, badacze wykazali, że ostrygi, małże i inne mięczaki używają złożonego procesu do wyhodowania pereł, który jest zgodny z matematycznymi zasadami widocznymi w całej naturze. 

Tworzenie się pereł 

.Perły powstają, gdy drażniący czynnik zostaje uwięziony wewnątrz mięczaka, a zwierzę chroni się budując wokół niego gładkie warstwy minerałów i białek, które są nazywane gondolą. Każda nowa warstwa materiału zbudowana na asymetrycznym centrum dostosowuje się dokładnie do tych, które ją poprzedzały, wygładzając nieregularności. W rezultacie tworząc okrągłą perłę. 

Masa perłowa jest niezwykle pięknym, opalizującym, błyszczącym materiałem, który widzimy we wnętrzach niektórych muszli lub na zewnątrz pereł – mówi Laura Otter, biogeochemik z Australian National University w Canberze. 

Symetryczny wzrost perły, na którą warstwy materiału nakładane są równomiernie, zależy od tego, czy mięczak koryguje aberracje wzrostu. Gdyby tego nie robił różnice w grubości warstw sprawiłyby, że perła nie byłaby okrągła.  

Mięczak moduluje grubość warstw nakładanego materiału, tak że jeśli jedna warstwa jest szczególnie gruba, kolejne warstwy będą cieńsze. To pomaga perle utrzymać podobną średnią grubość na przestrzeni tysięcy warstw. Dzięki temu wygląda ona na idealnie okrągłą i jednolitą. Bez ciągłej regulacji, perła może przypominać warstwową skałę osadową, ponieważ wzmacniane są jej małe niedoskonałości, odciągające uwagę od jej kulistego kształtu. 

Naukowcy badali perły Keshi z ostryg rodzaju Akoya, zebranych na farmie we wschodniej Australii. Użyli diamentowej piły do cięcia pereł na przekroje, a następnie wypolerowali i zbadali perły za pomocą spektroskopii Ramana, techniki, która nie niszczy badanego obiektu. Pozwoliła ona biochemikom scharakteryzować strukturę pereł. Jedna z nich posiadała 2,615 warstw, które osadzały się przez 548 dni. 

Szum różowy  

.Analiza wykazała, że fluktuacje grubości warstw masy perłowej są powiązane z działaniem zjawiska zwanego szumem różowym. Polega ono na tym, że zdarzenia, które wydają się być przypadkowe, są w rzeczywistości powiązane. W tym przypadku tworzenie się warstw masy perłowej o różnej grubości może wydawać się przypadkowe, ale w rzeczywistości zależy od grubości poprzednich warstw. To samo zjawisko działa w aktywności sejsmicznej. Wstrząsy wtórne ziemi wydaje się przypadkowe, ale w rzeczywistości jest związane z poprzednią, niedawną aktywnością sejsmiczną. Różowy szum pojawia się również w muzyce klasycznej, a nawet podczas monitorowania uderzeń serca i aktywności mózgu, twierdzi współautor pracy, Robert Hovden, materiałoznawca i inżynier z Uniwersytetu Michigan w Ann Arbor.  Zjawiska te należą do uniwersalnej klasy zachowań i fizyki. 

Jest to pierwszy raz, kiedy badacze donoszą, że masa perłowa sama się leczy, kiedy pojawia się defekt i robi to przy nałożeniu kolejnych warstw.  Robi to bez użycia zewnętrznego wzoru lub szablonu.  

Te skromne stworzenia tworzą super lekki i super wytrzymały materiał o wiele łatwiej i lepiej niż my z całą naszą technologią. Jest on wykonany tylko z wapnia, węglanu i białka. Masa perłowa jest 3,000 razy twardsza niż materiały, z których jest wykonana – mówi Laura Otter. 

.Nowe zrozumienie pereł, może zainspirować następną generację materiałów, takich jak bardziej energooszczędne panele słoneczne lub twarde i odporne na ciepło materiały zoptymalizowane do użycia w statkach kosmicznych. 

Oprac. Emil Gołoś

Materiał chroniony prawem autorskim. Dalsze rozpowszechnianie wyłącznie za zgodą wydawcy. 15 listopada 2022