Pequenas bolhas gelatinosas giram piruetas perfeitas na água – seu movimento desperta uma força que atrai seus vizinhos. À medida que um número suficiente deles se reúne, essa dança sincronizada os alinha em padrões precisos de seis lados, ordenados e repetidos, assim como átomos de carbono em uma estrutura cristalina de grafeno.
Mas estes não são átomos ou qualquer tipo de matéria inanimada governada meramente por forças da física – são estrelas marinhas vivas, auto-moventes e embrionárias (Patiria miniata).
“Sabemos que temos cristais de muitos materiais, mas nunca relacionamos a formação de um cristal com componentes que estão realmente vivos”, disse o físico do MIT Nikta Fakhri à Nature.
“Este foi um fenômeno absolutamente notável que nunca foi relatado antes.”
Fakhri, o físico do MIT Tzer Han Tan e colegas estudam matéria ativa – sistemas em que cada componente individual (como um pássaro em um bando ou uma célula em uma gota de água) usa energia para se movimentar, desequilibrando todo o grupo. seu entorno.
Como a matéria comum, esses sistemas também podem ter propriedades emergentes surpreendentes. Os ‘cristais’ de estrelas do mar não são exceção.
Cada embrião gira em uma direção canhota usando seus cílios semelhantes a cabelos. Quando um número suficiente de indivíduos se reúne na superfície da água, ondulações espontâneas começam a fluir pela estrutura que eles formaram.
São ondas de grande escala, tão grandes quanto o próprio cristal, explica Fakhri.
“Podemos ver esse cristal girando e balançando por muito tempo, o que foi absolutamente inesperado”, diz Alexander Mietke, biofísico teórico do MIT e autor do estudo.
“Você esperaria que essas ondulações morressem rapidamente, porque a água é viscosa e amortece essas oscilações. Isso nos disse que o sistema tem algum tipo de comportamento elástico estranho.”
Os pesquisadores modelaram os movimentos dos embriões para ver como sua rotação puxa a água para si. Isso, por sua vez, também atrai seus vizinhos giratórios em direção a eles, em uma força atrativa recíproca.
Mas essa água, que acaba fluindo para baixo, também cria outra força horizontal que não é recíproca dentro do sistema. Isso faz com que toda a estrutura cristalina também gire.
Tanto a rotação geral quanto as ondas demonstram os traços físicos de elasticidade ímpar. É estranho porque, de acordo com as leis clássicas da física, simplesmente deformar um objeto sólido isolado, como um cristal flutuando na água, sob um conjunto específico de circunstâncias, não deveria carregá-lo através do ambiente.
No entanto, se um objeto consiste em componentes ativos, essa transformação geral na forma pode ter algumas propriedades mecânicas interessantes.
Pelo menos, essa é a teoria. Na realidade, ainda é uma área da física sendo explorada.
Existem algumas possibilidades intrigantes que surgem na natureza. Um fenômeno semelhante também foi observado antes em algas.
Uma vez que as estrelas-do-mar bebês formam a estrutura de cristal flutuante e viva, ela se mantém unida por dias antes que o desenvolvimento dos embriões os mude o suficiente para quebrar o padrão.
Compreender melhor essas propriedades físicas animadas pode nos ajudar a desenvolver novas tecnologias.
“Imagine construir um enxame de robôs macios e giratórios que possam interagir uns com os outros como esses embriões”, diz Fakhri.
“Eles podem ser projetados para se auto-organizar para se ondularem e rastejarem pelo mar para fazer um trabalho útil. Essas interações abrem uma nova gama de física interessante para explorar.”
Quanto ao porquê das galáxias de estrelas-do-mar – sim, as estrelas-do-mar têm o substantivo coletivo mais perfeito! – formam estruturas cristalinas quando se reúnem, atualmente é um mistério.
No entanto, é improvável que esse fenômeno de cristal vivo ocorra naturalmente na natureza, pois os embriões de estrelas do mar geralmente não ficam na superfície da água.
Publicado em 18/07/2022 10h54
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