چرا مروارید متقارن و گِرد است؟ - بازیکده

مروارید چگونه تشکیل می گردد؟

زمانی که یک ماده تحریک نماینده (همانند دانه شن) در داخل یک نرم تن به دام می افتد، صدف با ساختن لایه های نرمی از مواد معدنی و پروتئین که ناکر (Nacre) نامیده می گردد، از خود محافظت می نماید و طی چنین فرآیندی مروارید تشکیل می گردد!

مطالعات اجرا شده در 19 اکتبر سال جاری نشان می دهد که هر لایه تازه از ناکر که بر روی جسم نامتقارنِ به دام افتاده در صدف، تشکیل می گردد، دقیقاً با لایه های قبلی سازگار است و با دقت، بی نظمی ها را می پوشاند تا مرواریدی گرد و متقارن تشکیل گردد! لورا اوتر (Laura Otter)، بیوژئوشیمی دان در دانشگاه ملی استرالیا، بیان می نماید که ناکر، همان ماده فوق العاده زیبا، کمانی شکل و براق است که ما در داخل بعضی از صدف های دریایی یا بر روی بدنه مروارید می بینیم.

تقارن شگفت انگیز مروارید ناشی از چیست؟

اوتر و همکارانش کشف کردند که رشد متقارنِ مروارید (در حالی که لایه هایی از ناکر بر روی آن می نشیند!) متکی بر تعادلِ دو قابلیت اساسی در بستر صدف است. به همین دلیل اولین مورد در رشد متقارن مروارید این است که صدف، انحرافات در رشد که به شکل مروارید ظاهر می شوند را اصلاح می نماید و از انتشار و ادامه آن تغییرات در لایه های دیگر جلوگیری می نماید؛ تا مروارید کج و بی شکل رشد نکند!

علاوه بر این، صدف های مروارید ساز این قابلیت را دارند که ضخامت لایه های ناکر را تعدیل نمایند، به طوری که اگر یک لایه ضخیم تر تشکیل گردد، لایه ی بعدی در پاسخ به آن نازک تر خواهد بود. چنین فرآیندی به مروارید یاری می نماید تا ضخامت مناسب و مشابه ای را در هزاران لایه خود ایجاد و حفظ کند تا کاملاً گرد و یکنواخت به نظر برسد. به طور کلی بدون وجود چنین تنظیماتی، مروارید شبیه به سنگی رسوبی، با فرج و شکلی غیرکروی به نظر می رسید.

به منظور مطالعات دقیق تر، محققان مرواریدهای کِشیِ (keshi pearls) جمع آوری شده از صدفِ مرواریدِ آکویا (Pinctada imbricata fucata) در مزرعه مروارید ساحلی در شرق استرالیا را مورد آنالیز قرار دادند. به همین دلیل آن ها از یک اره الماسِ سیمی، برای برش مرواریدها به شکل مقاطع عرضی استفاده کردند! سپس با استفاده از طیف سنجی رامان (Raman spectroscopy)، که یک تکنیک غیرمخرب به منظور آنالیز ساختار مرواریدها است، این جواهرات درخشان را آنالیز کردند. جالب است بدانید که مروارید نمونه این گروه تحقیقاتی دارای 2615 لایه بود که طی 548 روز رسوب، ساخته شده بود!

تجزیه و تحلیل های اجرا شده روی این نمونه از مرواریدها نشان می دهد که نوسان در ضخامت لایه های ناکر در مروارید، پدیده ای به نام نویز صورتی (Pink Noise) را به نمایش می گذارد که در آن رویدادهایی که به نظر تصادفی می رسیدند، درواقع به یکدیگر مرتبط هستند. در این نگاه، تشکیل لایه های ناکری با ضخامت های مختلف ممکن است تصادفی به نظر برسد، اما در حقیقت به ضخامت لایه های قبلی وابسته است.

جالب است بدانید که این پدیده در بحث فعالیت های لرزه ای زمین هم وجود دارد! درواقع غرش زمین ممکن است تصادفی به نظر برسد، اما در حقیقت به فعالیت های لرزه ای زمین مرتبط است. رابرت هودن (Robert Hovden)، دانشمند و مهندس مواد در دانشگاه میشیگان اذعان دارد که نویز صورتی در موسیقی کلاسیک، کنترل ضربان قلب و آنالیز فعالیت های مغزی هم ظاهر می گردد!

سخن انتهای

در انتها لازم به تاکید است که ناکر قابلیت خود ترمیم نمایندگی دارد و هنگامی که نقصی در آن ایجاد گردد، بدون استفاده از هیچ الگوی خارجی ای، خود را در چند لایه بهبود می دهد. درواقع شاید در نگاه اول ساده به نظر برسد اما این موجودات فروتن همه روزه در حال ساخت ماده ای فوق العاده سبک و سخت هستند که بسیار بهتر از مرواریدهای ساخته شده به دست فناوری های ما است. صدف با استفاده از کلسیم، کربنات و پروتئین، ماده ای 3000 برابر سخت تر از مواد تشکیل دهنده ناکر را می سازد. بنابراین درک چگونگی ساخت مروارید می تواند الهام بخشِ نسل بعدی مواد فوق العاده کارآمدتر یا مقاوم در برابر حرارت، برای ساخت فضاپیماها باشد.

منبع اصلی: PNAS

منبع: Science News