Trên bầu trời kỷ Jura, những con thằn lằn bay (pterosaur) có sải cánh rộng tới 10 mét, tương đương chiều dài của một chiếc xe buýt trường học, lướt qua những cánh rừng rậm rạp và đại dương nguyên thủy. Chúng là những động vật có xương sống đầu tiên đạt được khả năng bay chủ động, một kỳ tích kỹ thuật đáng kinh ngạc của tự nhiên. Tuy nhiên, làm thế nào chúng có thể duy trì khả năng bay trong thời gian dài khi đôi cánh khổng lồ chỉ được hỗ trợ bởi một ngón tay kéo dài duy nhất?
Mới đây, một nghiên cứu của các nhà khoa học tại Đại học Manchester (Anh) đã làm sáng tỏ bí mật đằng sau khả năng bay phi thường của loài bò sát cổ đại này. Dưới những lớp xương mỏng manh của chúng ẩn chứa một thiết kế siêu nhỏ mang tính cách mạng, có thể truyền cảm hứng cho ngành hàng không hiện đại.
Hình minh họa về hai con thằn lằn bay (Skiphosoura bavarica) đang bay cho thấy các loài bò sát có thể đã xuất hiện như thế nào trên bầu trời kỷ Jura.
Cấu trúc xương đặc biệt: Chìa khóa của khả năng bay bền vững
Thông qua kỹ thuật chụp tia X có độ phân giải siêu cao – chỉ 0,002 mm – các nhà nghiên cứu đã phát hiện ra rằng xương của thằn lằn bay không hề đơn giản như vẻ ngoài của chúng. Bên trong những chiếc xương này là một hệ thống phức tạp gồm các ống và lỗ chân lông siêu nhỏ, từng đóng vai trò cung cấp chất dinh dưỡng và hỗ trợ tăng trưởng cho loài vật này. Nhưng không chỉ có vậy, cấu trúc này còn giúp xương của chúng có khả năng chống gãy vượt trội.
Những ống siêu nhỏ bên trong xương giúp phân tán ứng suất, làm chệch hướng các vết nứt và ngăn ngừa tổn thương lan rộng. Nhờ vậy, dù sở hữu đôi cánh rộng lớn nhưng xương thằn lằn bay vẫn có trọng lượng nhẹ mà vẫn duy trì được độ bền cao, một sự kết hợp hoàn hảo mà con người vẫn đang tìm cách tái tạo trong kỹ thuật hàng không ngày nay.
Nathan Pili, tác giả chính của nghiên cứu và là nghiên cứu sinh tiến sĩ tại Đại học Manchester, bày tỏ sự hào hứng về phát hiện này: “Chúng tôi rất vui khi tìm thấy và lập bản đồ các cấu trúc lồng vào nhau cực nhỏ này trong xương thằn lằn bay. Chúng tôi hy vọng có thể ứng dụng chúng vào ngành hàng không hiện đại để tạo ra vật liệu nhẹ hơn, bền hơn, giúp giảm tiêu thụ nhiên liệu và tăng cường độ an toàn cho máy bay”.
Bằng cách nghiên cứu kỹ hơn những đặc điểm tiến hóa độc đáo này, nhóm nghiên cứu tin rằng con người có thể áp dụng nguyên tắc thiết kế của tự nhiên vào việc tạo ra các loại vật liệu có độ bền cao, thậm chí có khả năng tự phục hồi sau tổn thương.
Thiết kế của tự nhiên: Nguồn cảm hứng cho công nghệ tương lai
Phát hiện này mở ra một hướng đi đầy hứa hẹn: tái hiện lại kết cấu xương của thằn lằn bay bằng công nghệ in 3D kim loại tiên tiến. Nếu thành công, điều này có thể giúp con người chế tạo những bộ phận máy bay nhẹ hơn nhưng có độ bền cao hơn, từ đó cải thiện hiệu suất bay và giảm thiểu lượng khí thải carbon.
Giáo sư Phil Manning, nhà cổ sinh vật học tại Đại học Manchester và giám đốc Khoa học tại Bảo tàng Lịch sử Tự nhiên Abu Dhabi, nhận định rằng thiên nhiên chính là một kho tàng ý tưởng cho ngành kỹ thuật: “Trái Đất đã có hơn bốn tỷ năm ‘thử nghiệm’ để chọn lọc ra những thiết kế tối ưu thông qua tiến hóa Darwin. Những gì chúng ta thấy trong xương thằn lằn bay là một trong những giải pháp tuyệt vời đó. Chúng phản ánh những quy trình lặp đi lặp lại mà các kỹ sư sử dụng để tinh chỉnh vật liệu ngày nay”.
Theo ông, trong hàng tỷ hoán vị của sự sống trên Trái Đất, có thể đã từng tồn tại nhiều giải pháp kỹ thuật độc đáo nhưng bị lãng quên theo thời gian. Việc nghiên cứu hóa thạch và tìm hiểu những bí mật ẩn giấu trong cơ thể của các loài đã tuyệt chủng có thể giúp nhân loại khám phá ra những ý tưởng đột phá, không chỉ trong ngành hàng không mà còn trong nhiều lĩnh vực công nghệ khác.
Từ hóa thạch đến ngành hàng không hiện đại
Những phát hiện từ nghiên cứu này không chỉ giúp chúng ta hiểu rõ hơn về cách thằn lằn bay có thể chinh phục bầu trời kỷ Jura mà còn đặt nền móng cho những tiến bộ khoa học trong tương lai. Với sự hỗ trợ của công nghệ hiện đại, con người có thể tái tạo lại các thiết kế hoàn hảo của tự nhiên để ứng dụng vào công nghệ vật liệu, hàng không và thậm chí cả y học.
Việc kết hợp giữa tiến hóa sinh học và kỹ thuật hiện đại có thể mở ra những chân trời mới trong việc thiết kế máy bay bền vững và tiết kiệm nhiên liệu hơn. Một ngày nào đó, có thể chúng ta sẽ bay trên những chiếc máy bay lấy cảm hứng từ chính những sinh vật từng ngự trị trên bầu trời hơn 150 triệu năm trước.
Những kết quả nghiên cứu này hiện đã được công bố trên tạp chí Scientific Reports , hứa hẹn sẽ thúc đẩy nhiều nghiên cứu hơn nữa về mối liên hệ giữa thế giới cổ đại và công nghệ tương lai.
