Les Dragons Pourraient-Ils Exister ? – PT. 1

À quoi Ressembleraient les Dragons Réels ?

Zia Steele

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Oct 4, 2020 · 17 min lire

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Les dragons de phoques sont une sorte de gros problème. Ils se frayent un chemin à travers les mythes et le folklore depuis l’époque des anciens Grecs et Sumériens, et personne ne sait avec certitude d’où ils viennent. Certains soupçonnent qu’ils étaient à l’origine une tentative d’expliquer la découverte d’os de dinosaures et de baleines. D’autres pensent que les lézards surveillants ou les crocodiles ont peut-être été confondus avec eux. D’autres croient encore qu’ils représentent simplement notre peur des prédateurs. Au-delà de cela, les dragons satisfont notre fascination pour le pouvoir. Qui ne voudrait pas voir un énorme animal volant libérer un torrent de flammes? (À condition que vous ne vous teniez pas trop près.) Les dragons ont même été représentés commandant d’autres éléments comme l’éclairage et la glace. Ce sont des bêtes mythiques impressionnantes qui ont trouvé leur chemin dans les cultures et le cœur des gens du monde entier. Malheureusement, ils sont coincés là-bas, car nous n’avons aucune raison de croire que les dragons aient jamais vraiment parcouru la Terre. Et s’ils l’avaient fait ? Si nous rembobinions l’évolution des millions d’années, les dragons auraient-ils un autre coup? Leur biologie est-elle réellement réalisable?

Le fait qu’un animal ailé puisse voler ou non dépend de facteurs internes et externes. Les facteurs internes incluent son poids, la puissance de ses muscles et la surface totale de ses ailes. Les facteurs externes incluent la force de la gravité, la densité de l’air et la disponibilité en oxygène de sa planète natale. Nous pouvons utiliser ce que nous savons sur les vrais animaux volants pour déterminer quelles caractéristiques anatomiques permettraient à un dragon de voler sur Terre.

Je dois souligner que ce que nous considérons généralement comme un dragon n’est pas nécessairement un dragon. Les dragons sont traditionnellement définis comme ayant quatre pattes et deux ailes. Cependant, les films et les émissions de télévision représentent souvent des dragons avec deux pattes arrière et deux ailes. Cette forme corporelle semble plus réaliste car elle correspond à la façon dont nous connaissons l’évolution des oiseaux, des chauves-souris et des ptérosaures. Je vais utiliser cette forme de corps lors de la construction de nos dragons hypothétiques car elle a un support biologique et optimise le poids qu’ils auraient besoin de porter en vol. (Et croyez-moi. Ces gars vont avoir besoin de toute l’aide qu’ils peuvent obtenir pour décoller.) Néanmoins, ces créatures seraient plus précisément classées comme des wyvernes.

Les plus gros animaux à avoir jamais volé sur Terre étaient des ptérosaures géants comme Arambourgiania philadelphiae et Quetzalcoatlas Northopi. Ces deux anciens reptiles avaient la taille d’une girafe et ce dernier pesait à peu près la même chose qu’un grizzli.

Des paléontologues et des experts en aéronautique ont déterminé que ces bêtes étaient capables de voler sous leur propre puissance avec des adaptations très intelligentes. Leurs os étaient creux comme des os d’oiseaux pour les aider à absorber plus d’oxygène pour la respiration et la puissance de vol, mais ils avaient une grande circonférence pour supporter le poids de leur chair. Et contrairement aux oiseaux, ces ptérosaures ont décollé du sol en utilisant les muscles de leurs ailes au lieu de ceux de leurs jambes. Les chauves-souris décollent en fait de la même manière. On soupçonnait Quetzalcoatlas Northopi d’atteindre une vitesse de 80 milles à l’heure, soit 130 kilomètres à l’heure, et d’atteindre une altitude de croisière de 2,8 milles, soit 4,5 kilomètres, dans les airs. Ils pourraient probablement rester en l’air pendant sept jours à la fois.

Nous connaissons donc déjà d’énormes créatures qui pourraient voler de manière phénoménale. Si nos dragons avaient des os et des ailes similaires, ils pourraient probablement atteindre la même taille et le même poids que ces anciens ptérosaures. Quetzalcoatlas mesurait 5 mètres de haut, soit environ 16 pieds, et avait une envergure de 11 mètres, soit environ 36 pieds. Bien que leurs proportions soient très différentes, cela place nos dragons hypothétiques à la même échelle que la plupart de ceux des films How to Train Your Dragon.

They’d also be comparable in height to some of the smaller dragons from Harry Potter and Game of Thrones.

There are a few caveats I should mention. Certains paléontologues soupçonnent que les grands ptérosaures comme Quetzalcoatlas volaient plus dans leurs jeunes années pour éviter les prédateurs et volaient de moins en moins à mesure qu’ils grandissaient. Les Quetzalcoatlas adultes n’ont peut-être parcouru que de courtes distances. De plus, les scientifiques ont des raisons de croire que l’atmosphère était plus riche en oxygène pendant l’ère mésozoïque. Ensuite, les ptérosaures auraient pu obtenir plus d’énergie de leur nourriture et produire plus de puissance avec leurs muscles. Nos dragons peuvent nécessiter des conditions similaires. Les grands ptérosaures ont également évolué pour avoir des sacs aériens dans leur corps qui stockaient de l’oxygène supplémentaire, dont nos dragons hypothétiques auraient probablement également besoin. Enfin, le poids de nos dragons hypothétiques augmentera probablement car nous incluons les organes et le carburant pour la respiration du feu, le déglaçage et la génération d’éclairage. Je vais me demander si ces dragons pourraient encore voler au fur et à mesure.

Un Dragon Pourrait-Il Vraiment Respirer Le Feu ?

Pour qu’un dragon respire le feu, il a besoin d’un organe ou d’organes capables de produire et de stocker une substance inflammable, d’un moyen d’éjecter cette substance à des vitesses très élevées et d’un moyen d’enflammer la substance lorsqu’elle quitte le corps du dragon. Le dragon aurait également besoin d’être ignifuge à l’extérieur et à l’intérieur pour survivre à ses propres flammes.

Commençons par la source de carburant. Il existe déjà un composé inflammable produit par de nombreux animaux lorsqu’ils digèrent des aliments: le méthane. Le méthane est produit par les microbes dans les intestins des animaux lorsqu’ils décomposent les aliments partiellement digérés. Nous avons établi qu’ils évolueraient probablement dans des sacs aériens pour stocker l’oxygène nécessaire pour alimenter leurs muscles, alors peut-être que certains de ces sacs pourraient évoluer pour collecter du méthane à la place. Nous pouvons déterminer la quantité de méthane qu’un dragon aurait besoin de stocker en comparant sa puissance à celle d’un lance-flammes.

Le lance-flammes X15 peut tirer jusqu’à 45 pieds, soit environ 14 mètres, pendant une minute complète sur un réservoir plein de carburant. Il peut le faire avec pratiquement n’importe quel liquide inflammable, mais il obtient la meilleure gamme en utilisant un mélange d’essence à 75% et de kérosène à 25%. Le réservoir de carburant contient 13,25 litres, soit 3,5 gallons américains. Cela correspond à environ 9,9 litres d’essence et 3,3 litres de kérosène. L’essence libère environ 33.867 mégajoules d’énergie par litre lorsqu’il brûle. Le kérosène libère environ 38,346 mégajoules par litre brûlé. Au total, le X15 produit environ 460 mégajoules en une minute. Pour obtenir une production d’énergie équivalente, notre dragon hypothétique aurait besoin de brûler environ 8,3 kilogrammes de méthane pour chaque minute où il expulse le feu.

Si nous supposons que notre dragon peut stocker suffisamment de carburant à tout moment pour respirer du feu pendant 10 minutes, alors il devrait contenir 83 kilogrammes de méthane. La densité du méthane gazeux varie en fonction de la température et de la pression, mais il est peu probable que notre dragon ait une température corporelle supérieure à 100 degrés Fahrenheit. Par conséquent, le méthane qu’il stocke prendrait 130 000 litres de volume à pression atmosphérique normale. Certainement trop. Imaginons plutôt que le dragon puisse comprimer le méthane. Le méthane est généralement comprimé à 200 livres par pouce carré. Avec cette pression, le dragon pourrait stocker tout son méthane en utilisant seulement 74 litres. C’est à propos du volume du corps humain. Si nous supposons que le dragon comprime le méthane en une sphère, il devrait alors exercer au moins 132 tonnes de force américaine. C’est environ 13 fois la force d’un éléphant.

Pas très pratique. De plus, le gaz méthane se disperserait rapidement dans l’atmosphère lors de sa libération, rendant le feu du dragon difficile à viser. Une méthode plus efficace de stockage du carburant consisterait à convertir le méthane en méthanol.

Note latérale: Méthanol les feux brûlent en fait un bleu sombre plutôt qu’un orange vif.

Le méthanol est un liquide à 100 degrés Fahrenheit et prend beaucoup moins de volume. De plus, avoir une source de combustible liquide permettrait à un dragon d’expulser les flammes de la même manière contrôlée qu’un lance-flammes. Mais est-il possible pour un être vivant de convertir le méthane en méthanol à l’intérieur de lui-même?

L’équation chimique pour créer du méthanol à partir de méthane est assez simple. La combinaison de deux moles de méthane avec une mole d’oxygène gazeux crée deux moles de méthanol pour 5% de toutes les réactions tentées. Cette réaction peut se produire à 100 degrés Fahrenheit, mais nécessite jusqu’à 50 atmosphères terrestres de pression. Il devrait également libérer environ 110 kilojoules d’énergie par mole de méthanol produit dans ces conditions. Ensemble, ces facteurs nous donnent un minimum de temps qu’il faudrait à un dragon pour produire suffisamment de méthanol pour une rafale de feu d’une minute comme celle produite par le lance-flammes X15. (J’ai abaissé la limite de temps de combustion car 10 minutes de méthanol feraient plus de 200 kilogrammes et alourdiraient considérablement notre dragon. Cependant, il pourrait encore respirer du feu pendant 10 minutes s’il ne libérait qu’un dixième de la puissance de sortie du X15, et ce serait toujours assez menaçant.)

Un dragon coupe-feu aurait besoin d’une isolation incroyable dans son corps, nous pouvons donc supposer que la chaleur libérée lors de la production de méthanol quitte son corps par convection. Cela signifie que l’air de l’intérieur du dragon est libéré et transporte de la chaleur avec lui. La chaleur perdue par convection doit être supérieure ou égale à la chaleur produite lors de la formation du méthanol. Ces deux valeurs dépendent de la surface du sac contenant les produits chimiques, que nous supposerons être sphériques. La surface est également directement proportionnelle à la force que le dragon doit exercer pour fournir les 50 atmosphères de pression nécessaires à la production de méthanol.

Using all the information above, we can derive a formula that directly relates the dragon’s strength to its methanol production time:

Le méthanol libère 22,7 mégajoules par kilogramme lorsqu’il brûle, il nous faudrait donc environ 20,3 kilogrammes pour alimenter le souffle de feu de notre dragon. Cela représente environ 632 moles de méthanol liquide, qui pourraient être stockées dans un espace d’environ 25,8 litres. Disons que notre dragon prend une journée pour faire le plein. Ensuite, il faudrait appliquer plus de 240 000 newtons de force. Cela le rendrait environ 2,8 fois plus fort qu’un éléphant. Notre dragon cracheur de feu serait encore disproportionnellement fort pour sa masse, mais nous pouvons supposer qu’il possède des adaptations qui lui confèrent des muscles exceptionnellement forts. Des muscles aussi forts aideraient également le dragon à voler tout en transportant le poids supplémentaire de son carburant.

Je dois également mentionner que le temps de production de méthanol de 24 heures est le temps minimum que le dragon pourrait prendre pour produire son méthanol sans surchauffe, pas nécessairement combien de temps il faudrait au dragon pour produire autant de méthane. Les animaux les plus fragiles sont les vaches, qui produisent au maximum environ 0,3 kilogramme de méthane par jour. Il faudrait environ 40 jours à une seule vache pour produire suffisamment de méthane pour alimenter le feu de notre dragon, étant donné le taux de réussite de 5% de la conversion du méthane en méthanol. Notre dragon aurait donc besoin de produire 40 fois plus de méthane qu’une vache. Une alternative serait que notre dragon vive quelque part avec une forte concentration de méthane comme une tourbière. Cependant, il serait en danger constant de mettre le feu à son habitat. Une idée convaincante serait qu’un dragon garde du bétail dans un environnement clos comme une grotte. Si un dragon pouvait capturer 40 vaches chaque mois environ et les laisser passer du gaz jusqu’à ce qu’elles meurent de faim, il pourrait être capable d’inhaler suffisamment de méthane pour alimenter son souffle de feu. Ensuite, il pourrait manger les vaches une fois qu’elles meurent. Avoir un régime comme celui-ci donnerait également à notre dragon quelque chose d’autre dont il a besoin: du fer.

La dernière chose dont nous avons besoin pour que notre dragon s’alimente en méthanol est un catalyseur. Les catalyseurs sont des substances qui permettent aux réactions chimiques de se produire plus rapidement ou dans des conditions différentes de celles qu’elles auraient normalement. Il se trouve que le fer incorporé dans le graphène est un catalyseur pour la réaction du méthane et de l’oxygène pour former du méthanol. Il permet même à cette réaction de se produire à température ambiante. La viande est riche en fer, donc un dragon avec un régime très charnu serait capable d’utiliser une partie du fer hémique qu’il absorbe pour créer son catalyseur au graphène. Le seul autre ingrédient serait le carbone, que notre dragon pourrait obtenir à partir de n’importe quelle substance organique. Le graphène est le matériau le plus solide connu de la science, donc l’utilisation du graphène pour tapisser le sac de gaz du dragon lui permettrait de résister à l’immense pression exercée sur lui par les muscles du dragon. Le graphène est également excellent pour conduire la chaleur, il n’empêchera donc pas le sac de gaz d’être refroidi.

Bien sûr, être capable de produire du méthanol n’est utile que si notre dragon a un moyen de l’enflammer et d’expulser le liquide enflammé. Une possibilité est que les dragons aient un type de silex naturel dans la gorge ou la bouche qu’ils peuvent gratter pour allumer la flamme. Ils pourraient également ingérer de petites roches comme le font les oiseaux et les gratter ensemble. Alternativement, notre dragon pourrait expulser le méthanol si vite qu’une inflammation statique se produit. C’est à ce moment que le frottement entre un conteneur et son carburant crée de l’électricité statique qui enflamme le carburant. Mais comment notre dragon expulserait-il son carburant ?

Les lance-flammes expulsent leur carburant en libérant des gaz comprimés. Le X15 auquel nous avons comparé notre dragon utilise un réservoir de 20 onces de dioxyde de carbone comprimé à 800 livres par pouce carré. Le dioxyde de carbone est utilisé car il est ininflammable. Si notre dragon avait un deuxième sac de gaz sphérique pour stocker le dioxyde de carbone, il pourrait utiliser ses muscles exceptionnels pour fournir cette même pression. Par conséquent, il pourrait expulser le méthanol avec la même plage de 45 pieds que le X15.

Le dernier obstacle que notre dragon brise-feu doit surmonter est le feu lui-même. Il fait chaud, et les êtres vivants ne veulent généralement pas être autour de lui. Alors, comment un dragon pourrait-il se tenir en l’ayant à l’intérieur d’eux? Eh bien, il y a une partie des êtres vivants qui est incroyablement ignifuge: l’ADN! Selon un article de WIRED (que j’ai vérifié avec d’autres sources):

La structure chimique de l’ADN le rend idéal pour le travail d’arrêt de flamme. Lorsqu’il est chauffé, son squelette contenant du phosphate produit de l’acide phosphorique, qui élimine chimiquement l’eau des fibres de coton tout en laissant derrière lui un résidu résistant à la flamme et riche en carbone. Les bases contenant de l’azote libèrent de l’ammoniac – qui dilue les gaz inflammables et inhibe les réactions de combustion — et peuvent agir comme des « agents gonflants”, qui aident à transformer les dépôts riches en carbone en une couche protectrice à combustion lente. En fin de compte, ces ingrédients arrêtent la combustion en formant soit une mousse riche en carbone, soit un revêtement protecteur en carbone vitreux appelé char.

Des scientifiques italiens ont découvert que le revêtement d’un tissu de coton avec de l’ADN prélevé sur du sperme de hareng l’empêchait de brûler. Les organismes sont déjà excellents pour fabriquer de l’ADN — c’est un peu leur tout — donc un dragon devrait être capable de produire suffisamment d’ADN pour recouvrir au moins l’intérieur de sa gorge, de sa bouche et de son sac gazeux. Il y a le problème que le revêtement créé par les Italiens n’était pas étanche, mais il pourrait être possible de contourner ce problème en réticulant l’ADN dans une grande matrice. Notre dragon pourrait également utiliser toute la chaleur produite lors de la fabrication du méthanol pour évaporer toute eau susceptible de dissoudre son revêtement d’ADN.

Cependant, le fait d’être ignifuge n’arrête pas le flux de chaleur. Notre dragon a également besoin d’une isolation thermique adéquate. Pour cela, nous nous tournons vers les aérogels. Les aérogels sont des matériaux poreux qui font un travail incroyable de restriction du flux de chaleur. Si notre dragon peut produire un revêtement d’aérogel naturel, il pourrait se protéger de la chaleur de ses propres flammes. Il y a même des organismes qui produisent déjà de l’aérogel: les libellules!

Les ailes de libellule ont une structure très similaire à celle de l’aérogel fabriqué. Les scientifiques étudient même leur croissance pour fabriquer des aérogels pour isoler les maisons. Qui aurait pensé que les libellules seraient la clé de la biologie d’un dragon réel?

Conclusion

Faisons donc une liste de toutes les adaptations qu’un dragon aurait besoin de posséder:

  • Ailes, os et poids corporel comparables à ceux de l’ancien Quetzalcoatlas Northopi.
  • Sacs conçus pour retenir et comprimer les gaz tels que l’oxygène, le dioxyde de carbone et le méthane.
  • Muscles extraordinairement efficaces capables d’exercer 2.8 fois la force d’un éléphant sans augmenter le poids de la bête au-delà de celui d’un grizzli.
  • La capacité de produire du méthane 40 fois plus vite qu’une vache ou une stratégie de survie qui lui permet d’inhaler le méthane de grands groupes d’animaux.
  • Une alimentation riche en fer.
  • La capacité de fabriquer du graphène incorporé au fer dans son corps.
  • Un système de refroidissement par convection qui lui permet d’expulser rapidement la chaleur dégagée lors de la production de méthanol.
  • Une chambre qui libère du gaz comprimé pour expulser le méthanol et probablement une substance dure qui s’enclenche et l’enflamme.
  • La capacité de produire un revêtement d’ADN pour se ignifuger.
  • Et la possibilité de fabriquer un revêtement de type aérogel pour l’isolation thermique.

Je dirais que le plus grand obstacle évolutif serait l’amélioration des muscles. Peut-être que les dragons pourraient produire plus d’hormones améliorant la force et moins d’inhibiteurs de force que les autres animaux, ou qu’ils pourraient avoir des muscles plus semblables à un arthropode ou à un mollusque qu’à un vertébré. Les fibres musculaires de ces organismes peuvent exercer plus de force compte tenu de la même section transversale. Il existe également des matériaux dont les dragons auraient besoin pour produire — comme le graphène et le revêtement d’ADN — qui ne se trouvent pas dans le règne animal. Donc, même si je ne peux pas dire que l’évolution des dragons est plausible, je ne pense pas non plus que ce soit tout à fait impossible. Peut-être que les progrès du génie génétique pourraient un jour produire un dragon (aussi lourd d’implications éthiques que cela le serait). Personnellement, je pense qu’avoir une image scientifique de la façon dont les dragons auraient évolué les rend d’autant plus étonnants.

Cet article est le premier d’une série en trois parties que je fais sur la biologie des dragons. Dans le prochain, je vais jeter un coup d’œil à la faisabilité des dragons qui attaquent avec de l’éclairage, de la glace et même du plasma froid. Dans le post suivant, j’utiliserai la physiologie et la biochimie que j’ai établies dans les deux premiers articles pour prédire où vivrait chaque type de dragon, ce qu’il mangerait et comment il chasserait. J’espère vous y voir !

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