作者：唐鑫
编辑：Yuki
二战时期 ， 盟国海军在追踪纳粹潜艇时 ， 遇到了一件怪事：他们的水下侦听设备总是受到一些劈里啪啦的噪音的干扰 。
一开始 ， 谁也不知道这些噪音到底是从哪儿来的 。
直到科学家们发现了一类奇特的海洋生物——鼔虾(Alpheidae) ， 俗称枪虾 。 枪虾广泛分布在蓝星的各个海洋中 ， 从太平洋到大西洋 ， 全面覆盖了主要的海洋战场 。
它们的标志性特征是拥有一双极不对称的螯 ， 其中那只惹眼的巨螯有时能长到身长的一半以上 ， 看起来像是扛了一个“小钢炮” 。 而水下噪声的秘密 ， 就藏在这件重型武器里 。
当年 ， 有一篇极具艺术特质的研究报告 ， 揭示出这些奇特噪声的秘密[1] 。
1946年加州大学战争研究部海军电子实验室关于海洋中枪虾引起的噪音研究报告 | 参考文献[1]
科学家们用严谨的数据和调皮诙谐的插画描绘了枪虾们在海底竭力制造噪音的场景 。 我第一次看到这些插画时 ， 直接就被这些成套的卡通插图逗乐了好些天 | 参考文献[1]
枪虾的致命武器
受当时的科学条件所限 ， 科学家们将噪音的来源直观地解释为枪虾巨螯的快速合闭碰撞 。
在2000年前后 ， 高速摄像机技术快速进步 ， 荷兰特温特大学应用物理教授Lohse的研究团队 ， 通过分析一种枪虾（Alpheus heterochaelis）的高速影像和水中的声波信号 ， 指出枪虾的噪音并非来自于快速闭合的巨螯的碰撞 ， 而是因为巨螯闭合时产生的高速射流引起的空化气泡（又称为空化气穴）[2] 。
枪虾的噪音来自巨螯闭合时产生的高速射流引起的空化气泡 | Del Bohnenstiehl, NC State University
这些低压空化气泡因为压差的作用快速坍缩 ， 会使空化气泡内的水蒸气和空气体积急剧压缩 ， 在坍缩到最小体积的瞬间（纳秒级别）产生极高的压力和温度（可达5000度） ， 甚至产生激波和大量的光子[3] 。
高速摄像机拍摄到的枪虾巨螯闭合的过程 | Michael Price AAAS
这种奇特的现象被称为“虾光现象”（Shrimpoluminescence） 。 相关的研究结果分别发表在了《自然》和《科学》两个顶级期刊上 。 Lohse教授也因此在同事们的调侃中获得了“虾人”的光荣称号 。
枪虾利用这种超级“炮弹” ， 能够轻松击晕甚至杀死敌人或猎物 ， 并产生高达210分贝的噪声 ， 比真实的枪声（平均150分贝）还要响 ， 这让它们成为了海洋中的“噪声器” 。
精妙的仿生学设计
2015年 ， 我加入德州A&M大学（Texas A&M University）机械系等离子体实验室 ， 跟随David Staack教授进行液体中等离子体的相关研究 。
【这种小虾能“袭击”军舰，我们成功缴获了它的武器】在一次学术报告上 ， Staack教授听到一位与会者有人讲到了枪虾 ， 并指出枪虾可能在水中生成等离子体 ， 自此对枪虾产生了浓厚的研究兴趣 ， 甚至在ebay上买了两只条纹枪虾（Alpheus formosus）放在鱼缸里作为孩子们的宠物 。
Staack教授的家中进击的条纹枪虾 | David Staack
机缘巧合 ， 我进组后就恰好被安排到枪虾的项目中 ， 这种奇特的小生物结下了不解之缘 ， 开始研究它的“秘密武器” 。
推荐阅读
- 公司股票被冻结就不能买卖了吗 公司股票被冻结能不能进行买卖
- 兔子在黑暗处能看见东西吗 兔子在黑暗处看得见吗
- 速冻汤圆可以直接炸吗 速冻汤圆能不能直接炸
- 保鲜膜可以加热吗 保鲜膜能不能加热
- 摔倒才能成功的励志句子 摔倒才能成功励志句子有哪些
- 液晶屏有竖线能修理吗要多少钱 液晶屏有竖线能修理吗
- 树懒为什么这么慢？选择“慢生活”能量不需要那么多
- 无需母牛 人工也能造出乳蛋白
- 圣斗士星矢童虎技能
- 迷你世界皮肤能送人吗