Могли ли эти динозавры хлестать своими хвостами быстрее скорости звука?

Диплодоциды были семейством динозавров с длинными шеями и, часто, еще более длинными хвостами — хвосты некоторых видов достигали 50 футов в длину. Они были широко распространены, но особенно процветали на территории нынешней западной части США около 152 миллионов лет назад.В течение десятилетий ученые спорили, могли ли эти динозавры хлестать своими хвостами быстрее скорости звука, создавая звуковой удар.

Звук щелкающего хлыста на самом деле является звуковым ударом. Когда что—то — например, хлыст, самолет или хвост динозавра - движется по воздуху, это создает волны давления. Если движущийся объект движется быстрее скорости звука, около 767 миль (или примерно 1235 километров) в час, то волны давления не могут угнаться за объектом, и они сжимаются вместе, как вода в кильватере скоростного катера. Это сжатие создает ударную волну, и когда эта ударная волна достигает уха наблюдателя, он сразу слышит все сжатые волны давления, связанные с движением объекта: звуковой удар.

Самое последнее исследование, опубликованное в журнале Scientific Reports, предполагает, что, хотя хвосты этих динозавров не могли преодолеть звуковой барьер, они все же могли двигаться очень быстро — и использоваться для защиты от хищников.

Более века ученые предполагали, что диплодокообразные динозавры, такие как диплодок и апатозавр (спорно, [link=https://www.nhm.ac.uk/discover/brontosaurus-reinstating-a-prehistoric-icon.html" target="_blank" style="box-sizing: inherit; -webkit-font-smoothing: antialiased; text-rendering: optimizelegibility; font-family: cnnsans, "Helvetica Neue", Helvetica, Arial, Utkal, sans-serif; font-size: 16px; line-height: var(--theme-paragraph__line-height); color: var(--theme-paragraph__link-color); text-decoration-line: var(--theme-paragraph__link-decoration); text-decoration-color: var(--theme-paragraph__link-decoration-color); text-decoration-thickness: var(--theme-paragraph__link-decoration-thickness); text-underline-offset: var(--theme-paragraph__hover-link-offset); text-decoration-skip-ink: var(--theme-underline-skip-ink); letter-spacing: 0.4px;">более правильное название бронтозавра), могли размахивать своими длинными, тощими хвостами в качестве средства защиты или даже общения, но только в 1997

“Я дал ему всевозможную информацию об измерениях хвостов зауроподов”, - сказал Карри. “Он начал компьютерное моделирование, чтобы посмотреть, что он может с этим сделать. И в конечном счете, это показало, конечно, к моему удовлетворению, что эти вещи почти наверняка преодолели звуковой барьер ”.В дополнение к компьютерной модели, опубликованной в 1997 году, Мирволд и Карри построили рабочую модель хвоста диплодоцида длиной 12 футов из стали и алюминия и добавили “поппер” с бахромой на кончике кнута, который помогает кнуту достигать скорости преодоления звукового барьера. Их модель, которую они представили в 2015 году, действительно была способна издавать оглушительный звук: звуковой удар.

Но в новом исследовании есть кость, за которую можно зацепиться с этой моделью, а именно: металл ведет себя иначе, чем кость (а также плоть и кожа).

Через несколько лет после того, как Карри и Мирвольд представили свою металлическую модель, Симоне Конти, аспирант совместной программы палеонтологии и инженерии с Португальским университетом Нова-де-Лиссабон и Итальянским политехническим институтом Милана, начал строить свою собственную. Модель Конти была цифровой; он хотел практиковать многотельное моделирование, метод изучения того, как движутся различные материалы. В качестве доказательства концепции Конти обратил внимание на хвосты динозавров, преодолевающих звуковой барьер, созданные Карри и Мирволдом.

Используя программное обеспечение с открытым исходным кодом, он попытался смоделировать хвост диплодоцида, движущийся со скоростью звука, и включил гипотетические ограничения на биомеханические свойства кожи, костей и плоти динозавра. Он был удивлен, увидев, что это не сработало.

“Я продолжал получать ошибки, которые моя симуляция не могла выполнить сама”, - сказал Конти. “Во время моделирования суставы не смогли удержаться на месте. По сути, хвост был бы расчленен, если бы мы перенесли данные из модели в жизнь ”.Результаты озадачили Конти, потому что Мирволд и Карри утверждали, что хвост должен быть способен превышать скорость звука. Но он не смог успешно запустить симуляцию движения без значительного снижения скорости, с которой двигался цифровой хвост.Он, наконец, смог заставить хвост динозавра хлестать, не ломаясь, значительно снизив скорость. “Это было около 30 метров в секунду, так что это не так медленно, это около 100 километров в час”, - сказал он. Эта скорость (примерно 69 миль в час) очень высока, но и близко не приближается к скорости звука.

Конти и его коллеги также изучили возможность добавления бахромчатого “поппера”, о котором выдвинули гипотезу Миррволд и Карри, на кончике хвоста, хотя никаких ископаемых свидетельств такого кончика хвоста обнаружено не было. Это не сработало. Как и игра с размером хвоста или добавление большего количества ткани к его основанию.В конечном счете, Конти пришел к выводу в новой статье, что проблема заключалась в том, что предыдущие модели, как металлические, так и смоделированные на компьютере, не отражали реалий того, чего могло достичь или выдержать тело динозавра. “Они создали эту удивительную металлическую модель из алюминия и стали, но настоящая проблема заключается в том, что органические материалы не способны выдерживать те же нагрузки, которые способны выдерживать алюминий или даже сталь”.

Несмотря на то, что он не смог произвести звуковой удар, Конти сказал, что все еще вероятно, что хвост диплодоцида был бы полезным инструментом в бою и, возможно, использовался в обороне.Вероника Диес Диас, палеонтолог из Берлинского музея природы, которая не участвовала ни в исследованиях Карри, ни Конти, сказала, что новое исследование “удивительно”, особенно в том, что касается ее работы в области биомеханики динозавров. “Хвосты динозавров в целом каким-то образом игнорировались в биомеханических исследованиях”, - сказала она, и с анализом в статье Конти “теперь у нас есть что-то более экспериментальное”.

Мирвольд гораздо менее комплиментарен. “У них нет никаких "находок", представляющих какую-либо ценность. Их модель не управлялась должным образом, чтобы продемонстрировать щелкающий хлыст. Итак, они доказали, что не знают, как смоделировать кнут ”, - сказал Мирволд, который сказал CNN, что планирует ответить на статью Конти своей собственной обновленной моделью.Карри утверждает, что все еще возможно, что хвост динозавра мог двигаться со скоростью, преодолевающей звуковой барьер, возможно, благодаря более прочной коже или другим мягким тканям на кончике хвоста, которые палеонтологам еще предстоит обнаружить. Однако он подчеркнул, что научный процесс зависит от исследователей, изучающих и проверяющих работу друг друга; их противоречивые выводы ведут к лучшему пониманию жизни на Земле.

“Это важно, потому что мы действительно не очень хорошо представляем себе все специализации, в которые попали динозавры”, - сказал он. “Динозавры совершали совершенно удивительные вещи. И если мы хотим ответить на большие вопросы, иногда вам приходится отвечать и на маленькие ”.