كيف يستغل النمل «علم الفيزياء» لحفر الأنفاق؟

صفوف متراصة من أعداد لا حصر لها من النمل، تمضي في نظام وسلاسة إلى مستعمراتها في باطن الأرض عبر الأنفاق التي شيدتها بنفسها على امتداد عدة أمتار، لكن كيف يحفر النمل تلك الأنفاق بهذه البراعة؟.

كشفت دراسة حديثة نشرت في دورية “بانس” عن أسرار هذه الهياكل المعمارية الرائعة من خلال التصوير ثلاثي الأبعاد بالأشعة السينية والمحاكاة الحاسوبية، والتي خلصت إلى أن الآلية التي يبني بها النمل مستعمراته يمكن استخدامها لتطوير آلات التعدين الروبوتية.

وأنشأ خوسيه أندريد من معهد كاليفورنيا للتكنولوجيا وزملاؤه مستعمرات مصغرة للنمل في حاوية تحتوي على تربة و15 من نوع نملة الحصاد الغربية.

وبعد ذلك تم التقاط موضع كل نملة وكل حبة تربة بواسطة عمليات مسح عالية الدقة بالأشعة السينية كل 10 دقائق لمدة 20 ساعة.

وأعطت نتائج الأشعة السينية للباحثين تفاصيل دقيقة حول شكل كل نفق والحبوب التي سيتم إزالتها لإنشاء النفق.

ثم أنشأ الفريق نموذجا حاسوبيا باستخدام عمليات المسح تلك لفهم القوى المؤثرة على الأنفاق.

وتم إعادة إنشاء حجم وشكل واتجاه كل حبة في النموذج مع إمكانية حساب اتجاه وحجم القوة على كل حبة، بما في ذلك عوامل الجاذبية والاحتكاك والتماسك الناتج عن الرطوبة، وكان النموذج دقيقا بدقة 0.07 ملليمتر للماسح الضوئي.