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如何打造一条会喷火的龙:可从自然界寻找灵感

时间:2018-5-7 9:41:55 点击:

  核心提示:喷火的巨龙是神话中迷人的存在。如果龙确实存在于自然界中,它的喷火能力会来自哪里?新浪科技讯 北京时间5月7日消息,据国外媒体报道,任何神话世界中如果没有一条会喷火的龙,都是不完整的。4月25日,Spa...

喷火的巨龙是神话中迷人的存在。如果龙确实存在于自然界中,它的喷火能力会来自哪里?

新浪科技讯 北京时间5月7日消息,据国外媒体报道,任何神话世界中如果没有一条会喷火的龙,都是不完整的。4月25日,SpaceX公司的创始人伊隆·马斯克(Elon Musk)在社交媒体上说了这么一句“顺道一提,我正在打造一只生化机械龙”。这该不会是认真的吧?不过,如果有人想打造一条龙,那如何能使它喷火呢?自然界中似乎可以找到能让一条龙喷火的所有要素,而不必借助人造的喷火器。只需要一些化学物质和一些微生物,以及某种小型沙漠鱼类的启示。当然,首先要说明的是,本文中所说的龙,主要是西方神话故事中的龙。

火的产生需要三种基本要素:一些点火的材料,保持燃烧的燃料,以及在燃烧时与燃料反应的氧气。氧气是最容易找到的,因为地球大气层中有21%是氧气。更大的挑战是如何点火和添加燃料。

美国内华达大学的生物学家弗兰克·范布勒克伦(Frank van Breukelen)指出,要打出火星只需要打火石和铁条。如果一条龙具有像鸟类砂囊一样的器官,那它就可以吞下石头并储存起来。对鸟类而言,这些石子能弥补缺少牙齿的遗憾,使它们能磨碎比较粗硬的食物。在龙的体内,吞下的打火石如果与铁条摩擦,或许就能打出火花。“可能你想到的是某种像打火石一样的鳞片,能互相摩擦,”范布勒克伦说道。如果打出来的火花足够靠近易燃的燃料,那就可能产生足够猛烈的火焰。

然而,还有一些能够自燃的化学物质并不需要最初的火花,它们在接触到空气的瞬间就能爆发出火焰。美国圣爱德华大学的化学家雷切尔·伯克斯(Raychelle Burks)以铱元素作为例子,这种元素在作为不同分子的组分燃烧时,会呈现不同的颜色。有一种是暖橙色或暖红色,另一种则是紫蓝色(这是美剧《冰与火之歌:权力的游戏》中僵尸冰龙喷出蓝色火焰的方法之一)。

不过,铱元素并不常见,特别是在生物体内。伯克斯解释道:“元素周期表中有许多很酷的元素,但(生物体)只利用了很少一部分。”

美国美利坚大学的化学家马修·哈廷斯(Matthew Hartings)指出,龙或许可以在家门口找到许多易燃的化学物质。假设龙喜欢住在洞穴里,哈廷斯说:“如果你住在一大堆石头中间,你就能获得大量的铁。”

铁能与其他化合物反应,比如硫化氢。这是一种易燃气体,闻起来像臭鸡蛋味。近期的一项研究称,天王星云层中含有一层硫化氢成分。在原油中也能发现硫化氢。当硫化氢与铁碰到一起时——比如在生锈的输油管道里——就会产生铁的硫化物。铁的硫化物在空气中并不稳定,会产生具有爆炸性的混合物。有时候,铁的硫化物还是天然气管道或储罐爆炸的罪魁祸首。

另外一种爆炸物选项来自安妮·麦考菲利(Anne McCaffrey)的系列小说《帕恩星球的龙骑士》(The Dragonriders of Pern)。书中的龙会嚼食含有磷化氢(含有1个磷原子和3个氢原子的化合物)的岩石。磷化氢在气态下极其易燃,可以和氧气反应形成爆炸性的化合物。磷化氢还具有很强的毒性。只要7滴磷化氢液体就能杀死一个人。

鸟类和鳄鱼等动物能将小石子储存在砂囊中,帮助将食物磨碎。在龙的体内,砂囊或许是存放打火石和铁块的绝佳场所,二者摩擦就能打出火花。

龙喷的是什么样的火

奇幻小说中的龙经常会喷出燃烧的气体,但是气体会带来一些问题。哈廷斯指出,气体会膨胀并充满所有可能的空间。为了把气体保存起来,龙必须使用压力。因此,诸如磷化氢等化学物质并不是完美的龙焰配方。磷化氢的沸点是摄氏零下84度。在室温(或者龙的呼吸温度)中,磷化氢显然是气体状态。“你必须把它压缩起来,”哈廷斯说道。当磷化氢在高压下变成液体时,龙才能储存和使用。

此外,气体还很难控制。如果龙刚好迎着风喷出炽热的气体,那火焰就可能被吹回来,炙烤龙的面部。哈廷斯解释道:“如果你喷出来的液体而不是气体,你就有更大的机会控制住火焰的发散。”

液体还可以避免自己被烧到。含有易燃气体的液体会在接触到空气的瞬间被点燃。速度就是关键。哈廷斯指出:“只要你以足够快的速度把它喷射出来,物质颗粒就会在距离你的面部足够远的时候才接触到空气。”

伯克斯表示,液体和气体的结合可能效果更好。在气溶胶喷雾中,微小的液滴悬浮在加压气体中,在气体释放时喷射出来。如果龙喷射的是气溶胶喷雾,那就既看起来像气体,又具有液体的某些性质。微细的气溶胶喷雾接触空气时就会被点燃,看起来就像龙在喷射火焰。

这些魔鳉具有产生乙醇的能力,这能帮助它们在极端环境中存活下来。

小鱼也有大本领

自然界中有许多能燃烧的液体。在生物体内,有两种产物可以为龙提供支持:乙醇和甲醇。二者都可以作为燃料。我们已经知道,酵母菌就能产生乙醇。这些单细胞真菌生物能将糖类转化成乙醇,因此可以用来酿造啤酒喝其他酒精饮料。一条肚子里充满酵母的龙其实并不算太惊人,毕竟在人类和其他许多动物的身体中,酵母都是微生物群系的一部分。

甲醇的产生需要甲烷。反刍动物(包括牛、山羊、长颈鹿和鹿等)会在消化食物的过程中产生甲烷。某些细菌能将甲烷转化为甲醇。龙的食物中需要有充足的纤维,才能产生甲烷,并提供给体内的细菌,再进一步生成甲醇。

事实上,龙甚至不需要借助这些细菌。魔鳉(学名:Cyprinodon diabolis)就不需要它们。这种小鱼生活在美国内华达州莫哈韦沙漠的“魔鬼洞”(Devil’s Hole),这是一个石灰岩洞穴,里面有天然的温泉池。范布勒克伦及其同事的研究显示,魔鳉能在极短时间里为自己造出“一杯威士忌”。

魔鬼洞的温度能达到摄氏33度,而且本身水中的氧气含量就很低。当水温上升时,水中的氧含量会变得更低——低到鱼都难以呼吸。因此,魔鳉会停止使用氧气,转而以厌氧方式产生能量。在这一过程中,魔鳉体内会产生乙醇。在2015年发表于《实验生物学杂志》(Journal of Experimental Biology)的论文中,范布勒克伦和同事们指出,魔鳉在水温更高时产生的乙醇量是低温时的7.3倍。

龙或许能在类似的环境中制造出乙醇。不过范布勒克伦表示,情况不会如此简单。他说:“我不认为会有保存乙醇的方法,你无法把它储存起来。”原因在于:乙醇能渗透一切,可以“直接穿过膜结构”,包括细胞膜和包裹着组织器官的膜。当乙醇在魔鳉体内生成后,最终会渗透到整条鱼体内,而不会集中在某些器官或囊袋中。因此,任何能产生乙醇的龙都会面临如何储存的难题。

魔鳉产生的乙醇不能被点燃,龙也不会喷火毁灭世界;一种是娇小而濒危的鱼类,一种只是虚构的动物。如果马斯克希望打造出能喷火的生物机械龙,或许并不需要借助化石燃料,自然界的生物就可以给他足够的灵感。

作者:佚名 来源:不详
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