Tijdens de tijd dat de Spanjaarden Florida nog bezetten, bouwden ze een fort van een sedimentaire rots die gevormd was uit samengeperste schelpen van dode zeedieren. Maar wat is de betekenis van dit specifieke materiaal en wat was het mysterie achter het kanonskogel‑verterende fort?

Castillo de San Marcos, een door de Spanjaarden gebouwd fort in Florida, was gemaakt van coquina, een sedimentaire rots. Hoewel het niet duidelijk is of de Spanjaarden de eigenschappen van de rots kenden toen het fort werd gebouwd, weerstond het de schade van Britse kanonskogels door ze te “verslinden”.

Het mysterie achter Castillo de San Marcos

Een Engelse vloot uit het koloniale Carolina viel Castillo de San Marcos, een Spaans bolwerk aan de Atlantische kust, aan in 1702, toen de Spanjaarden Florida nog in bezit hadden.

Het fort bewaakte de handelsroutes van het Spaanse rijk en de nabijgelegen stad St. Augustine, en de Engelsen wilden dit strategisch belangrijke bolwerk in handen krijgen. De Engelse schepen, onder leiding van Carolina’s gouverneur James Moore, lieten hun ankers vallen en begonnen een belegering.

Desondanks bleven de muren van het fort standhouden ondanks bijna twee maanden bombardement met kanonskogels en geweervuur. Het leek alsof ze de Britse kanonskogels die in de steen waren ingebed verslonden. Het exacte mechanisme waarmee de muren dit gedurende de volgende drie eeuwen bewerkstelligden, bleef een mysterie.

Een kanonskogel veroorzaakt meestal lange, diepe scheuren in de steen die zich vanuit het contactpunt naar buiten verspreiden, wat catastrofale schade aan een constructie veroorzaakt. De muren rond Castillo de San Marcos vielen niet in deze categorie. 

De muren van het fort waren gemaakt van coquina, een sedimentaire rots die ontstaat uit samengeperste schelpen van dode zeedieren, en die onaangedaan bleef na een aanval door de Britten. De rots splinterde niet, maar gaf mee aan de kanonskogel, vergelijkbaar met hoe je een mes in kaas steekt. (Bron: Atlas Obscura)

Wetenschappelijk onderzoek gedaan naar het mysterieuze fort

Een team van materiaalkundigen van de Universiteit van Florida en het United States Army Corps of Engineers bestudeerde het fort in 2015, meer dan 300 jaar na de bouw. Het leger onderzocht de fysieke eigenschappen van coquina om te zien hoe het impactstress weerstaat. Phillip Jannotti, een onderzoeker bij het Army Research Laboratory van het Combat Capabilities Development Command, leidde het team.

Ik ben opgegroeid ongeveer een uur van San Marcos, dus ik ben er een paar keer geweest.

Phillip Jannotti, Onderzoekwetenschapper, Army Research Laboratory van het Combat Capabilities Development Command

gedrag van materialen. In 2013, terwijl hij werkte aan zijn Ph.D. in werktuigbouwkunde aan de Universiteit van Florida met professor Ghatu Subhash, raakte Subhash’s dochter Sanika, een middelbare scholier, geïnteresseerd in de buitengewone sterkte van de muren. Ze stelde voor een experiment uit te voeren om de absorptiecapaciteit van coquina te onderzoeken.

Jannotti en Subhash kochten een paar kleine coquina-monsters bij de cadeauwinkel van Castillo de San Marcos en schoten kleine stalen balletjes erop met snelheden variërend van 110 tot 160 mph. Het doel was om, zij het in miniatuur, de botsingsomstandigheden van een kanonvuur te simuleren. 

Om te visualiseren hoe de coquina-monsters op dergelijke impact reageerden, gebruikten de onderzoekers een hogesnelheidscamera die 200.000 foto's per seconde maakte. Ze voerden vergelijkbare studies uit op zandsteen en structureel schuim om hun eigenschappen te vergelijken met die van coquina.

Subhash leerde hoe hij experimenten moest uitvoeren en resultaten moest interpreteren gedurende het tweejarige project, dat Jannotti voortzette na het afronden van zijn Ph.D. en de overstap naar zijn functie bij Army Research.

Hun bevindingen toonden aan dat, hoewel coquina lijkt op een soort zandsteen, het tegen het einde van die twee jaar meer als schuim gedraagt.

Door zijn losjes verbonden interne structuur had coquina een unieke eigenschap om mechanische spanning te absorberen. De kleine schelfragmenten die coquina vormen, zijn duizenden jaren op elkaar gestapeld en samengeperst, maar ze zijn niet aan elkaar gecementeerd, waardoor ze kunnen bewegen. 

Coquina is zeer poreus en de schelpen zijn zwak aan elkaar gebonden. Het gedraagt zich bijna als natuurlijk schuim, de balletjes zinken erin en vertragen langzaam.

Phillip Jannotti, Onderzoekwetenschapper, Army Research Laboratory van het Combat Capabilities Development Command

(Bron: Atlas Obscura)