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Heiß und tödlich Forscher bauen Plasmawaffe nach Krebs-Vorbild

Sie sehen aus wie Aliens und schießen mit heißem Plasma: Fangschreckenkrebse besitzen eine der effektivsten Jagdwaffen im Tierreich. Nun haben zwei Forscher sie nachgebaut.
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Forscher haben die Jagdwaffe des Tieres im 3D-Drucker nachgebaut. (Bild: Silke Baron/Wikipedia CC BY 2.0)
Fangschreckenkrebs

Forscher haben die Jagdwaffe des Tieres im 3D-Drucker nachgebaut. (Bild: Silke Baron/Wikipedia CC BY 2.0)

HeidelbergDie Jagdwaffe der Fangschreckenkrebse ist eine der bemerkenswertesten Entwicklungen der Natur. Die Tiere besitzen eine vergrößerte Schere, die beim Zuschnappen mit einem scharfen Wasserstrahl ein über 4000 Grad heißes Plasma samt extremer Stoßwelle entstehen lässt. Forscher der Texas A&M University haben die Plasmawaffe nun nachgebaut.

Xin Tang und David Staack vermaßen eine bei der Häutung abgeworfene Schere eines Krebses, um den Mechanismus präzise im 3-D-Drucker nachzubilden. Wie sie im Fachmagazin Science Advances berichten, erzeugten sie auf diese Weise erfolgreich ein Plasma. Dabei entstanden ein Lichtblitz, ein Wasserstrahl und jene brutale Stoßwelle, mit der das Tier seine Beute betäubt und sogar Tunnel in Korallenriffe schießt.

Hinter der erstaunlichen Fähigkeit der Tiere steckt ein Phänomen namens Kavitation. Wenn die beiden Teile der Schere mit hoher Geschwindigkeit aufeinandertreffen, bildet sich ein Wasserstrahl, der vor der Scherenspitze für einen kurzen Moment Gasblasen produziert, die sofort wieder in sich zusammenfallen.

Bei diesem Kollaps heizt sich das Gas in den Blasen extrem auf und wird zu einem Plasma, das eine energiereiche Stoßwelle im Wasser erzeugt. Diese Schüsse der Krebse sind mit bis zu 210 Dezibel lauter als Pistolenschüsse und können unter Umständen sogar das Sonar von Schiffen stören.

Diese Geräusche sind vom Aussterben bedroht
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In Deutschland wurde das Fax erst in den 80ern populär. Kurz darauf ging in vielen Büros gar nichts mehr ohne das Gerät. Das schrille Geräusch der Maschine beim Empfangen oder Versenden von Dokumenten oder Briefen schallte durch alle Räume. Seitdem Siegeszug des Internets werden die Geräte - und damit der schrille Ton - immer seltener. Doch ganz verschwunden sind sie noch nicht. Laut einer Umfrage des Herstellers Canon stehen in 42 Prozent der deutschen Büros noch Faxgeräte.

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Fachleute probieren seit Jahren, das täuschend einfache Prinzip technisch nachzuahmen, doch bisherige Versuche gelangen nur teilweise. 2013 konstruierte eine Gruppe um David Hess von der Bergakademie Freiberg einen vergrößerten, transparenten Nachbau des Schussapparats und belegte, dass sich beim Schließen des Apparats eine Art Mündungsöffnung mit einem Wirbel darin bildet.

Aus dem Zentrum dieses Wirbels, so die Schlussfolgerung, schießt ein konzentrierter Wasserstrahl und bildet das Plasma, was im Experiment aber nicht gelang. Ein Jahr später erzeugte ein Team von der University of Massachusetts mit einem anderen Nachbau tatsächlich Kavitation, allerdings an mehreren Stellen des Apparats und nicht nur im Kanal selbst.

Tang und Staak gelang nun eine Nachbildung mit ähnlichen Eigenschaften wie beim Original – und dem Vorteil, dass sich der Vorgang an dem Modell präzise untersuchen lässt. Allerdings zeigten sich dabei auch Unterschiede: Die lebenden Tiere produzieren einen wesentlich stärkeren Lichtblitz.

Um den Blitz des Nachbaus mit der Kamera aufzuzeichnen, mussten die Forscher das Plasma mit Argon »dotieren«, das stärkere Emissionen erzeugt. Dabei stellte sich heraus, dass das Plasma etwa eine Millisekunde nach dem Zuschnappen der nachgebauten Schere entsteht und zwei getrennte Blitze entstehen lässt – sie zeigen zwei aufeinanderfolgende Kollapse der Kavitationsblase an.

Die Krebsschere erzeuge Plasma in Flüssigkeiten deutlich effektiver als Verfahren mit Lasern, Elektrizität oder verschiedenen mechanischen Geräten, so die Forscher. Für so eine Plasmawaffe gäbe es verschiedene Einsatzbereiche: Sie könnte etwa Löcher in Gestein schießen oder verschmutztes Wasser reinigen.

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