Вода — это источник всего живого. Она есть даже в самых, на первый взгляд, безжизненных уголках нашей планеты. Так, например, в пустыне Намиб, расположенной на Юго-Западе Африки, есть жук, который добывает молекулы H2O буквально из ничего. Он собирает влагу из разреженного воздуха и формирует из нее шарики, которые переносит рогами в свою нору. Это заметил ученый Хантер Кинг, заведующий факультетом физики в университете Акрона в Огайо.
Как это происходит?
Жук обладает небольшими размерами и длинными ногами. Его можно сравнить с ягодами голубики. У него бугристое тело, которое он наклоняет навстречу ветру, позволяя каплям тумана скапливаться и стекать по телу в рот. На протяжении многих лет ученые наблюдали за насекомым, пытаясь понять, как у него получается добывать воду из ниоткуда, с целью решения нехватки питьевой воды во многих регионах Африки.
В результате многолетних наблюдений они пришли к выводу, что весь секрет заключается в особой текстуре тела. Пустынный жук греется в тумане, вода оседает на панцире и скатываются по нему в виде небольших капелек. Чтобы понять это, потребовалось более 10 лет. Чтобы перенести капельки в рот, жук должен сперва сформировать их. И в этом-то и заключается самая большая загадка.
Все гениальное просто
Хантер Кинг со своей командой после долгих наблюдений пришел к выводу, что пустынный жук собирает капельки и увеличивает их объем благодаря уникальной форме своего панциря и особой текстуре. Технологически собрать туман и преобразовать его в воду довольно сложно, но у примитивного насекомого это отлично получается. Основная проблема заключается в том, что очень сложно заставить соприкасаться друг с другом две вещи различной природы.
При помощи 3D-принтера ученые создали несколько сферических тел с различной текстурой — бугристой, рифленой и гладкой. После этого они провели с ними ряд экспериментов в аэродинамической трубе, чтобы увидеть, какой объем воды удастся собрать с их помощью из тумана. Результаты их приятно удивили.
Магнит для тумана
Больше всего воды удалось собрать бугристыми сферами с комками размером 1 миллиметр. По своей эффективности они в 2,5 раза превосходили остальные образцы. Чтобы лучше понять весь процесс на микроскопическом уровне, Кинг проконсультировался с экспертом по движению животных Маттиа Газзоле. Совместными усилиями они создали компьютерную модель, позволившую увидеть различные гидродинамические силы, действующие на капли воды.
Одним из ключевых факторов было то, насколько увлажнена поверхность. Если будет даже небольшая водяная пленка, то капли будут намного хуже оседать на ней. Также важную роль играет и тип текстуры — гладкий или шероховатый. Манипулируя этими данными, ученые смогли создать новые виды материалов, предназначенных для сбора воды из тумана в засушливых регионах планеты. Из них можно изготавливать различные сосуды, например, бутылки, которые сразу будут наполняться жидкостью. Это очень важные открытия, позволяющие решить проблему дефицита пресной воды, которая с каждым годом становится все актуальнее.
Заключение
В некоторых засушливых регионах, например в пустыне Сахара в Марокко, люди уже на протяжении нескольких столетий используют туман для добывания питьевой воды. Делают они это при помощи специальной сетки, накапливающей жидкость и направляющей ее в накопительный резервуар. Однако это очень трудоемкий и длительный процесс. Сделанные Хантером Кингом открытия позволят существенно упростить его, повысив эффективность в десятки раз. Таким образом уже в скором будущем будет решен вопрос дефицита питьевой воды у людей, проживающих в пустынях или других регионах со сложными климатическими условиями.
