چرا پنگوئن‌ها یخ نمی‌زنند؟

وبسایت دیجی کالا مگ - زهرا غلامی: آیا تا به حال برایتان این سوال پیش آمده که پنگوئن‌ها با اینکه همیشه در محیط‌های سرد و یخبندان زندگی می‌کنند، چطور پر‌هایشان یخ نمی‌زند؟ محققان با مطالعه‌ی دقیق پر پنگوئن‌های «هومبولت» (Humboldt)، ساختارهای میکروسکوپی خاصی کشف کرده‌اند که مانع از یخ بستن آنها می‌شود.

این ساختار باعث می‌شود که پر این پنگوئن به ماده‌ی مقاوم در مقابل یخ تبدیل شود. پنگوئن‌های هومبولت در سواحل سنگی ساحل غربی آمریکای جنوبی زندگی می‌کنند و در اعماق آب‌های بسیار سرد شنا می‌کنند. این آب‌ها از اقیانوس منجمد جنوبی به سمت شمال در جریان هستند. با این حال، بال‌های آنها بسیار به ندرت یخ می‌زند.


محققان برای اینکه راز ضدیخ بودن این پنگوئن‌ها را بفهمند، بال‌های آنها را با استفاده از یک «میکروسکوپ الکترونی روبشی» (Scanning Electron Microscope) بررسی کردند. میکروسکوپ الکترونی روبشی، میکروسکوپ خاصی است که با تابش اشعه‌ی الکترونی، شی مورد مشاهده را اسکن کرده و از آن تصاویری تهیه می‌کند. این نوع میکروسکوپ به اندازه‌ی ۱۰ تا ۵۰۰ هزار برابر بزرگنمایی می‌کند و قدرت تفکیک آن کمتر از یک تا ۲۰ نانومتر است. آنها پی بردند که پر این پنگوئن‌ها پُر است از تارهای بسیار ریز میکرومتری که در هم گره خورده‌اند. این تارها مانع از تشکیل کریستال‌های آب و یخ می‌شوند.

این تار‌ها در کنار هم شبکه‌ی متراکمی از فیبر را تشکیل می‌دهند که آب نمی‌تواند به آن نفوذ کند. از طرف دیگر این ساختار، سطح پر را بسیار لغزنده می‌کند، به همین خاطر، یخ به آن نمی‌چسبد. همچنین حباب‌های هوا را به دام می‌اندازند. این حباب‌ها به عنوان عایق عمل کرده و مانع از انتقال حرارت می‌شوند. همچنین نمی‌گذارند آب در سطح پر یخ بزند.

اما محققان با مشاهده‌ی این پرها در مقیاسی کوچک‌تر، چین و چروک‌های ریزی هم در سطح این تار‌ها پیدا کردند. این فضاهای کوچک هم حباب‌های هوا را به دام می‌اندازند. این حباب‌های هوا میزان سطح تماس میان پر و قطرات آب را کاهش می‌دهند. به این ترتیب، قطرات آب کمتر به سطح پر جذب می‌شوند.

محققان می‌گویند که می‌توانند با الگو گرفتن از این ساختار، ماده‌ای ضد یخ بسازند. از این ماده می‌توان در روکش هواپیماها و همچنین در شیشه‌ی خودروها استفاده کرد. آنها در حال حاضر، غشایی متشکل از نانوفیبرهای در هم فرورفته‌ای ساخته‌اند که می‌تواند به همان اندازه در مقابل یخ مقاوم باشد.

«شویینگ وانگ»، یک دانشمند مواد در دانشگاه «بیهانگ» در پکن می‌گوید: «با اینکه پنگوئن‌ها در سردترین محیط‌های جهان زندگی می‌کنند، اما یخ به ندرت روی پرهایشان پیدا می‌شود. در واقع، پرهای آنها ویژگی‌های بسیار عالی ضد یخ دارند.» او ادامه داد: «ما فهمیدیم که ساختار تارها و تارچه‌هایی که در اندازه‌های میکرو و نانو هستند هوا را به دام می‌اندازند و خاصیت‌های آب‌گریزی و ضدچسبندگی را به پر این پنگوئن‌ها می‌دهند.»

پنگوئن‌های هومبولت در سواحل شیلی و پرو زندگی می‌کنند. اغلب اوقات، آنها باید دماهای بسیار پایین را تحمل کنند. پنگوئن‌های امپراتور باید در جنوبگان، سردترین دمای روی زمین را تحمل کنند. در آن مناطق دما به منفی ۴۰ درجه ی سانتیگراد می‌رسد.

محققان معتقدند که پر اکثر پنگوئن‌ها ساختاری مشابه دارد. اما به دلیل ساختار بسیار پیچیده‌ی آنها نمی‌توانند به طور کامل، آن را شبیه‌سازی کنند. به همین خاطر، در این تحقیق، فقط به ساختار اصلی و فیبرهای نانو تمرکز کردند.