Les araignées utilisent les champs électriques pour voler, et nous pourrions enfin savoir comment…
N’ayant jamais développé d’ailes, de nombreuses espèces d’araignées ont développé une étrange capacité à s’envoler dans les airs en n’utilisant rien de plus que quelques courts fils de soie qui pendent de leurs petites fesses.
(Chris McLoughlin/Getty Images)
Le fonctionnement de cette réponse invertébrée au parapente n’a jamais été tout à fait clair, bien que les biologistes aient toujours pensé que cela avait probablement quelque chose à voir avec les tourbillons d’air chaud près de la surface de la Terre.
Cependant, une autre suggestion retient l’attention, car les preuves s’accumulent en faveur d’un mécanisme plutôt steampunk. Au lieu de chevaucher des courants thermiques, les araignées pourraient s’élever dans le ciel grâce à des marées d’électricité.
Des études menées par des chercheurs de l’Université de Bristol en 2018 ont montré que les champs électriques générés par l’activité météorologique pouvaient suffisamment faire décoller du sol un seul brin de toile chargé électrostatiquement et son arachnide aéronautique.
Maintenant, une nouvelle étude modélisant les mathématiques derrière les interactions électromagnétiques sur plusieurs fils d’araignée pendants a apporté de nouveaux détails importants à la discussion.
Cela ne veut pas dire que les charges électriques sont nécessairement responsables du phénomène que les scientifiques appellent le “ballooning”, que ce soit en totalité ou en partie. Mais cela répond à un grand nombre de questions sur la physique réelle en jeu.
Le fait que les araignées puissent ajouter une légère charge à leurs toiles afin d’attraper des proies (et potentiellement de ramasser des polluants) fait l’objet d’études expérimentales depuis un certain temps déjà.
Malheureusement, il est beaucoup plus difficile de mesurer l’activité électrostatique d’un petit bout de fil dans des conditions de laboratoire.
Les chercheurs ont donc simplifié les choses en recourant à une modélisation simple pour déterminer comment un fil unique chargé d’électricité statique filé par les fesses d’une araignée pourrait interagir avec le champ faiblement chargé de l’atmosphère.
En réalité, les araignées en ballon peuvent tisser deux, trois, voire des dizaines de fils fins pour s’élever, s’élever et s’éloigner. La question de savoir comment chaque fil, recouvert d’un matériau chargé négativement, peut interagir avec d’autres fils reste ouverte.
Pour explorer cette question, les physiciens Charbel Habchi, de l’université Notre Dame-Louaize au Liban, et Mohammad K. Jawed, de l’université de Californie à Los Angeles, ont combiné des mesures issues d’études antérieures avec un algorithme couramment utilisé en infographie pour tracer les cheveux.
En attachant entre deux et huit cheveux virtuels à une sphère de 2 millimètres de large représentant une minuscule espèce d’araignée, ils ont pu modifier toute une série de variables telles que la distribution de la charge, les champs électriques atmosphériques et la résistance de l’air, et la regarder voler.
Au début, les fils sont tous restés plus ou moins verticaux. Mais au fur et à mesure des simulations, les charges négatives le long des fils se sont écartées, élargissant la collection de brins en une forme de cône inversé.
La tension entre la répulsion électrostatique et la traînée atmosphérique devient ainsi un facteur important pour déterminer le nombre de fils d’un ballon-araignée.
“Nous pensons que, au moins pour les petites araignées, le champ électrique, sans aucune aide des courants d’air ascendants, peut provoquer la formation d’un ballon”, a déclaré Habchi à Rachel Berkowitz de Physics.
Pour les araignées plus grandes, il est possible qu’un bon coup de pouce d’un courant d’air ascendant soit nécessaire, ce qui implique que les hypothèses concurrentes concernant le vol des araignées ne s’excluent peut-être pas tant que cela après tout.
Avoir un modèle solide est une chose. L’étayer expérimentalement sera un plus grand défi.
D’un autre côté, si les mathématiques fonctionnent, elles pourraient ouvrir la voie à une nouvelle technologie de vol inspirée des araignées, utilisée pour envoyer des drones nanométriques sur les courants d’air de la Terre ou sur des mondes lointains.
Cette recherche a été publiée dans Physical Review E.
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Source : ScienceAlert – Traduit par Anguille sous roche
