在西班牙人仍占领佛罗里达期间,他们用一种由死亡海洋生物压缩贝壳形成的沉积岩建造了一座堡垒。但这种特定材料有什么意义,吃弹丸的堡垒背后隐藏的谜团是什么?
卡斯蒂略·德·圣马科斯(Castillo de San Marcos),一座位于佛罗里达的西班牙建造的堡垒,由科基纳沉积岩构成。虽然尚不清楚西班牙人在建造堡垒时是否了解这种岩石的特性,但它通过“吞噬”英国炮弹而抵御了其破坏。
卡斯蒂略·德·圣马科斯背后的谜团
1702年,当西班牙仍控制佛罗里达时,来自殖民时期卡罗来纳的英舰队袭击了位于大西洋海岸的西班牙要塞卡斯蒂略·德·圣马科斯。
该堡垒守卫着西班牙帝国的贸易航线以及附近的圣奥古斯丁城,英方意图夺取这一具有战略重要性的据点。英舰在卡罗来纳州州长詹姆斯·摩尔的指挥下抛锚并展开围攻。
然而,尽管遭受了近两个月的炮弹和枪火轰炸,堡垒的城墙依然屹立不倒。看起来它们在吞噬嵌入石壁的英国炮弹。城墙在接下来的三个世纪中实现这一现象的确切机制仍是个谜。
炮弹通常会在石材上产生从接触点向外扩展的长而深的裂缝,导致结构的灾难性破坏。而卡斯蒂略·德·圣马科斯周围的城墙并不属于此类。
堡垒的城墙由科基纳构成,这是一种由死亡海洋动物的压实贝壳形成的沉积岩,在被英军攻击后仍保持完整。岩石不会碎裂,而是像把刀刺入奶酪一样让炮弹陷入其中。(来源:Atlas Obscura)
对神秘堡垒的科学研究
佛罗里达大学和美国陆军工程兵团的材料科学家团队于2015年对该堡垒进行了研究,距其建造已超过300年。陆军调查了科基纳的物理特性,以了解其如何承受冲击应力。菲利普·贾诺蒂(Phillip Jannotti),美国陆军作战能力发展指挥部陆军研究实验室的研究科学家,领导了该团队。
Phillip Jannotti,研究科学家,作战能力发展指挥部陆军研究实验室我在圣马科斯附近约一小时车程的地方长大,所以我去过那里几次。
材料的行为。到2013年,在佛罗里达大学与Ghatu Subhash教授一起攻读机械工程博士期间,Subhash的女儿Sanika(高中生)对城墙的非凡强度产生了兴趣。她建议进行实验,以探索海螺石的吸收能力。
Jannotti和Subhash从Castillo de San Marcos礼品店购买了几块小的海螺石样本,并以110至160英里每小时的速度向其发射小钢球。目标是以微型方式模拟大炮发射时的碰撞条件。
为了直观展示海螺石样本对这种冲击的反应,研究人员使用了一台每秒拍摄20万张照片的高速摄像机。他们对砂岩和结构泡沫进行了类似的研究,以将其特性与海螺石进行比较。
在为期两年的项目中,Subhash学会了如何进行实验和解读结果,而Jannotti在完成博士学位并转至陆军研究岗位后继续主持该项目。
他们的研究结果表明,虽然海螺石看似一种砂岩,但在这两年后期,它的表现更像泡沫。
由于内部结构松散连接,海螺石具有独特的吸收机械应力的能力。构成海螺石的小贝壳碎片经过数千年的堆叠和压实,但它们并未被水泥粘合,因此可以相互移动。
海螺石非常多孔,其贝壳之间的粘结力很弱。它几乎表现得像天然泡沫,球体会沉入其中,并缓慢减速。
Phillip Jannotti,研究科学家,作战能力发展指挥部陆军研究实验室
(Source: Atlas Obscura)






