Während die Spanier Florida noch besetzten, bauten sie ein Fort aus einem Sedimentgestein, das aus komprimierten Schalen toter Meereslebewesen entstand. Aber welche Bedeutung hat dieses besondere Material und was war das Geheimnis des kanonenkugelverschlingenden Forts?

Castillo de San Marcos, ein von den Spaniern in Florida gebautes Fort, bestand aus dem Sedimentgestein Coquina. Obwohl nicht klar ist, ob die Spanier die Eigenschaften des Gesteins kannten, als das Fort errichtet wurde, hielt es dem Schaden britischer Kanonenkugeln stand, indem es sie „verschlang“.

Das Geheimnis hinter dem Castillo de San Marcos

Eine englische Flotte aus dem kolonialen Carolina griff 1702 das Castillo de San Marcos, eine spanische Festung an der Atlantikküste, an, als die Spanier Florida noch hielten.

Das Fort bewachte die Handelslinien des spanischen Reiches’s und die nahegelegene Stadt St. Augustine, und die Engländer beabsichtigten, diese strategisch wichtige Festung zu übernehmen. Die englischen Schiffe, angeführt vom Gouverneur von Carolina’s, James Moore, ließen ihre Anker fallen und begannen die Belagerung.

Dennoch blieben die Mauern des Fort’s standhaft, obwohl sie fast zwei Monate lang mit Kanonenkugeln und Beschuss bombardiert wurden. Es schien, als würden sie die in den Stein eingebetteten britischen Kanonenkugeln verschlingen. Der genaue Mechanismus, mit dem die Mauern dies über die nächsten drei Jahrhunderte ermöglichten, blieb ein Rätsel.

Eine Kanonenkugel verursacht normalerweise lange, tiefe Risse im Stein, die sich vom Aufprallpunkt aus nach außen ausbreiten und einer Struktur katastrophalen Schaden zufügen. Die Mauern um das Castillo de San Marcos gehörten nicht in diese Kategorie. 

Die Mauern des Forts bestanden aus Coquina, einem Sedimentgestein, das aus verdichteten Schalen toter Meerestiere entsteht und nach dem Angriff der Briten unbeeinträchtigt blieb. Der Stein splitterte nicht, sondern gab nach wie bei einem Messer, das man in Käse steckt, nach. (Quelle: Atlas Obscura)

Wissenschaftliche Forschung am mysteriösen Fort

Ein Team von Materialwissenschaftlern der University of Florida und des United States Army Corps of Engineers untersuchte das Fort im Jahr 2015, mehr als 300 Jahre nach seiner Errichtung. Das Militär untersuchte die physikalischen Eigenschaften von Coquina, um zu sehen, wie es Stoßbelastungen standhält. Phillip Jannotti, ein Forschungswissenschaftler am Army Research Laboratory des Combat Capabilities Development Command, leitete das Team.

Ich bin etwa eine Stunde von San Marcos entfernt aufgewachsen, also war ich ein paar Mal dort.

Phillip Jannotti, Forschungswissenschaftler, Army Research Laboratory des Combat Capabilities Development Command

Verhalten von Materialien. Bis 2013, während er an seiner Promotion in Maschinenbau an der University of Florida mit Professor Ghatu Subhash arbeitete, interessierte sich Subhash’ Tochter Sanika, eine Schülerin, für die außergewöhnliche Festigkeit der Mauern. Sie schlug vor, ein Experiment durchzuführen, um die Absorptionsfähigkeiten von Coquina zu untersuchen.

Jannotti und Subhash kauften einige kleine Coquina‑Proben im Geschenkladen von Castillo de San Marcos und schossen kleine Stahlkugeln mit Geschwindigkeiten von 110 bis 160 Meilen pro Stunde (mph) darauf. Ziel war es, die Aufprallbedingungen eines Kanonenschusses in Miniatur zu simulieren.

Um zu visualisieren, wie die Coquina‑Proben auf solche Aufprälle reagierten, setzten die Forscher eine Hochgeschwindigkeitskamera ein, die 200 000 Fotos pro Sekunde aufnahm. Sie führten ähnliche Studien an Sandstein und Struktur‑Schaum durch, um deren Eigenschaften mit denen von Coquina zu vergleichen.

Subhash lernte im Verlauf des zweijährigen Projekts, wie man Experimente durchführt und Ergebnisse interpretiert, das Jannotti nach Abschluss seiner Promotion und dem Wechsel in seine Position bei der Army Research weiterführte.

Ihre Ergebnisse zeigten, dass Coquina zwar wie eine Art Sandstein erscheint, sich jedoch am Ende der beiden Jahre eher wie Schaum verhält.

Aufgrund seiner lose verbundenen inneren Struktur besitzt Coquina eine einzigartige Fähigkeit, mechanische Belastungen zu absorbieren. Die kleinen Muschelfragmente, aus denen Coquina besteht, wurden über Tausende von Jahren übereinander gestapelt und zusammengedrückt, sind jedoch nicht zementiert, sodass sie sich bewegen können.

Coquina ist sehr porös und seine Schalen sind schwach miteinander verbunden. Es wirkt fast wie natürlicher Schaum, die Kugeln sinken ein und verlangsamen sich langsam.

Phillip Jannotti, Forschungswissenschaftler, Army Research Laboratory des Combat Capabilities Development Command

(Quelle: Atlas Obscura)