ผีเสื้อตัวผู้จำนวนมากมีปีกสีดำเป็นพิเศษพร้อมคุณสมบัติทางแสงที่มีนักวิทยาศาสตร์ที่งุนงงมานาน ขณะนี้นักวิจัยในสหรัฐอเมริกาพบว่าปีกของอย่างน้อย 10 สายพันธุ์มีโครงสร้างระดับนาโนที่เพิ่มการดูดกลืนแสงและการกระเจิงที่สร้างลักษณะ “สีดำสนิท” นักวิจัยกล่าวว่าโครงสร้างเหล่านี้อาจมีการพัฒนาเพื่อเพิ่มความคมชัดของแผ่นสีที่ใช้ในการแสดงการเกี้ยวพาราสี การทำความเข้าใจว่าทำไมปีกจึงมืดมากอาจนำไปสู่การพัฒนาวัสดุสังเคราะห์สีดำพิเศษ
ปีกผีเสื้อทำจากเกล็ดที่มักประกอบด้วยชั้นไคตินสองชั้น
ชั้นหนึ่งเป็นแผ่นเรียบ อีกชั้นหนึ่งมีสันเขาที่เชื่อมต่อกันด้วยซี่โครงขวางเพื่อสร้างโครงสร้างคล้ายรังผึ้ง สองชั้นเชื่อมต่อกันด้วยเสาที่เรียกว่า trabeculae มีคนแนะนำว่าขนาดของรูระดับนาโนในโครงสร้างคล้ายรังผึ้งบนเกล็ดด้านบนอาจเป็นตัวกำหนดคุณสมบัติในการดูดกลืนแสงที่รุนแรงของผีเสื้อบางชนิด แต่เมื่ออเล็กซ์ เดวิสจากมหาวิทยาลัยดุ๊กและเพื่อนร่วมงานตรวจสอบเกล็ดของผีเสื้อ 10 สายพันธุ์ที่มีสีดำเป็นพิเศษ พวกเขาพบว่าไม่เป็นเช่นนั้น
การสะท้อนทิศทางต่ำมากเมื่อนักวิจัยส่องตัวอย่างจากพิพิธภัณฑ์และคอลเล็กชันของมหาวิทยาลัย พวกเขาพบว่าเกล็ดสีดำมีการสะท้อนแสงในทิศทางที่ต่ำมาก ด้วยแหล่งกำเนิดแสงที่ตั้งฉากกับพื้นผิวของปีก ผีเสื้อสีดำพิเศษสะท้อนแสงได้เพียง 0.06 ถึง 0.4% ของแสงเท่านั้น รายงานใน Nature Communications ในทางตรงกันข้าม ผีเสื้อ “ควบคุม” ที่มีสีน้ำตาลหรือสีดำน้อยกว่านั้นมีค่าการสะท้อนแสง 1–3% การสแกนด้วยกล้องจุลทรรศน์อิเล็กตรอนบนผีเสื้อสีดำพิเศษและผีเสื้อกลุ่มควบคุม พบว่ารูปร่างและขนาดของรูในเกล็ดปีกบนมีความแตกต่างกันมาก โดยมีตั้งแต่รังผึ้งและสี่เหลี่ยมไปจนถึงรูปตัววี ตัวอย่างสีดำพิเศษครอบคลุมกลุ่มย่อยของผีเสื้อสี่ตระกูลที่แตกต่างกันและมีความคล้ายคลึงกันเล็กน้อยระหว่างโครงสร้างของรู สิ่งนี้ทำให้นักวิจัยสรุปได้ว่ารูปร่างหรือขนาดของรูไม่ได้เชื่อมโยงกับความดำเป็นพิเศษ
แต่เดวิสและเพื่อนร่วมงานพบว่าโครงสร้างอื่นๆ
มีความคล้ายคลึงกันมากในตัวอย่างสีดำพิเศษ สันเขาคู่ขนานและทราเบคิวล่าบนเกล็ดปีกของมันลึกและหนากว่าผีเสื้อกลุ่มควบคุมมาก ซึ่งมีช่องว่างขนาดใหญ่ระหว่างสันเขาและไม่มี trabeculae ลดลงอย่างมีนัยสำคัญ รุ่นคอมพิวเตอร์ ต่อมาทีมงานได้สร้างแบบจำลองคอมพิวเตอร์ที่มีขนาดปีกต่างกัน การจำลองตาชั่งที่ไม่มีพื้นผิวเป็นร่องหรือเสาภายในสะท้อนแสงได้มากถึง 16 เท่า ในขณะที่ตาชั่งที่ไม่มีทั้งสองจะสะท้อนแสงได้มากกว่า 28 เท่า
เดวิสบอกกับPhysics Worldว่า trabeculae และสันเขาขยายตัว ผีเสื้อสีดำพิเศษมีพื้นที่ผิวมากขึ้นสำหรับการดูดซับและกระจายแสง เมื่อรวมกับเม็ดสีเมลานินที่ดูดซับแสงซึ่งฝังอยู่ในโครงสร้างทำให้เกิดการสะท้อนแสงต่ำ แสงเข้าตาชั่งแล้วกระเด้งไปรอบๆ แต่กระเด้งกลับน้อยมาก
โครงสร้างนี้ดูดซับแสงได้ดีจนเกล็ดสีดำพิเศษยังคงปรากฏเป็นสีดำเมื่อเคลือบด้วยทองสำหรับการสแกนด้วยกล้องจุลทรรศน์อิเล็กตรอน นักวิจัยรายงาน
พื้นที่สีสันสดใสแพทช์ปีกสีดำพิเศษในผีเสื้อมักจะล้อมรอบบริเวณที่มีสีสดใส นักวิจัยเชื่อว่าแพทช์สีดำได้รับการพัฒนาเพื่อให้สีเหล่านั้นดูสว่างขึ้นในระหว่างการเกี้ยวพาราสี “เนื่องจากว่าตัวผู้มีสีดำมากกว่าตัวเมียในสปีชีส์เหล่านี้ส่วนใหญ่ เราสงสัยว่าเกล็ดสีดำพิเศษมีวิวัฒนาการเพื่อเพิ่มความคมชัดของสัญญาณที่ใช้ในการผสมพันธุ์” เดวีส์อธิบาย “ผีเสื้อเหล่านี้มักจะเกี้ยวพาราสีกันในบริเวณที่มีแดดจัด ซึ่งเกล็ดสีดำทั่วไปอาจดูจางหายไป” เดวีส์คิดว่าอาจมีผีเสื้อสีดำพิเศษอีกหลายตัวที่ใช้โครงสร้างเดียวกัน
โครงสร้างนาโนเชิงแสงประดิษฐ์มีประสิทธิภาพเหนือกว่าปีกผีเสื้อ
Silvia Vignolini จากมหาวิทยาลัยเคมบริดจ์ สหราชอาณาจักร ซึ่งไม่ได้มีส่วนร่วมในงานนี้ คิดว่าอาจมีประโยชน์เชิงหน้าที่มากกว่าในการดูดกลืนแสงที่เพิ่มขึ้น “พวกมันต้องอุ่นปีกจึงจะบินได้” เธออธิบาย
Vignolini เสริมว่าการศึกษานี้น่าสนใจเพราะเป็นการเปรียบเทียบสายพันธุ์และตระกูลของผีเสื้อที่แตกต่างกัน และแสดงให้เห็นว่าสัณฐานวิทยาของขนาดสามารถลดการสะท้อนได้อย่างไร อย่างไรก็ตาม เธอเตือนว่า ถึงแม้เธอจะไม่เห็นเหตุผลที่จะสงสัยในผลลัพธ์ แต่บทความนี้กลับไม่มีรายละเอียดว่าผู้เขียนวัดการสะท้อนแสงอย่างไร และวัดอะไร
นอกจากนี้ยังไม่ปลอดภัยที่จะสรุปว่าขนาดบางเฉียบ (2.5 ไมโครเมตร) จากผีเสื้อตัวใดตัวหนึ่งจะแสดงการสะท้อนแสงในระดับเดียวกัน Vignolini กล่าวในขณะที่นักวิจัยศึกษาปีกทั้งปีก “ปีกประกอบด้วยสเกลมากกว่าหนึ่งชิ้น และตาชั่งก็ซ้อนทับกัน” เธอกล่าว การเพิ่มนี้หมายความว่า “คุณมีการกระเจิงมากกว่าเพราะคุณมีช่องว่างระหว่างแต่ละมาตราส่วน”
น้ำแข็งบางส่วนบนดาวพุธเกิดจากปฏิกิริยาเคมีที่เกิดจากความร้อนสูงเกินไปในตอนกลางวันของดาวเคราะห์ตามข้อมูลจากBrant JonesและThomas Orlandoที่สถาบันเทคโนโลยีจอร์เจียและMenelaos Sarantosของ NASA ทั้งสามคนได้ค้นพบกระบวนการนี้โดยการสร้างแบบจำลองทางเคมีที่เกิดขึ้นเมื่อลมสุริยะกระทบพื้นผิวของดาวเคราะห์ การค้นพบของพวกเขาสามารถอธิบายการปรากฏตัวของน้ำแข็งน้ำทั้งหมดของดาวพุธได้มากถึง 10% และยังให้ข้อมูลเชิงลึกใหม่เกี่ยวกับวิธีการสร้างน้ำบนดวงจันทร์
แม้ว่าอุณหภูมิในเวลากลางวันจะสูงถึง 400 °C แต่เป็นที่ทราบกันดีว่าดาวพุธเป็นแหล่งกักเก็บน้ำแช่แข็งไว้มากมายในหลุมอุกกาบาตที่ลึกและมืดมิดอย่างถาวรใกล้กับขั้วของมัน น้ำแข็งนี้ถูกค้นพบครั้งแรกโดยระบบเรดาร์บนพื้นโลก ซึ่งขณะนี้ได้รับการทำแผนที่อย่างแม่นยำโดย ยานอวกาศ MESSENGER ของ NASA ซึ่งโคจรรอบดาวพุธมาตั้งแต่ปี 2011 นักดาราศาสตร์เชื่อว่าน้ำส่วนใหญ่ถูกส่งมาจากดาวเคราะห์น้อยและดาวหาง พวกเขายังคิดว่าน้ำแข็งยังคงติดอยู่ในพื้นที่ร่มรื่นซึ่งอุณหภูมิยังคงต่ำกว่า -200 °C อย่างถาวรมาเป็นเวลาหลายล้านปี
ในการศึกษาล่าสุดนี้ โจนส์ ออร์ลันโด และซารานโตสอธิบายว่าโปรตอนในลมสุริยะอาจสร้างน้ำบนโลกใบนี้ได้อย่างไร ทั้งสามคนได้พัฒนาแบบจำลองที่แสดงให้เห็นว่าโปรตอนสามารถเจาะลึกถึง 15 นาโนเมตรในดินพื้นผิวของดาวพุธ ที่นั่น โปรตอนทำปฏิกิริยากับโลหะออกไซด์เพื่อสร้างหมู่ไฮดรอกซิล (OH) ในความร้อนจัดในตอนกลางวันของดาวพุธ กลุ่มเหล่านี้สามารถทำปฏิกิริยาซึ่งกันและกันเพื่อสร้างน้ำที่เป็นก๊าซ ควบคู่ไปกับโมเลกุลไฮโดรเจน
Credit : raymperry.com reconstructionnyc.org reginaperry.com richardhenrylee.net rnhperformance.net
