大量塑料垃圾污染着海洋，我们却难觅其踪迹。科学记者马立克·史蒂芬斯报道了科学家为寻找失踪的塑料做出的努力。
海洋上的塑料污染还不够。当然，我们并非希望污染更多。问题在于，海上漂浮的塑料的已知量远远低于科学家预测的应有数量。例如，世界上最著名的海洋塑料聚集体——大太平洋垃圾带，堆积着包围在北太平洋环流里的漂浮垃圾。据估计，这堆塑料有惊人的8万吨——或者1.8万亿片。
在南太平洋、印度洋和南、北大西洋，也有类似的环流包围着小一些的塑料垃圾聚集体。总而言之，漂浮在海面及附近的已知塑料的总质量超过了25万吨。但我们看到的还不够。
人类自20世纪50年代开始向海洋中排放塑料垃圾，现在每年的排放量已经达到1000万吨左右。如今大部分进入海洋的塑料的密度低于海水，这就意味着如果它们能在海洋中存在几年以上，我们应该会发现数千万吨的塑料漂浮在海面上。这比我们实际看到的要多几个数量级——那么，塑料都到哪里去了呢？
大太平洋垃圾带里，许多塑料年代久远，最近生产的塑料制品很少。塑料漂浮物似乎通常需要几年时间，才能从其进入海洋的海岸或河流，到达其长期逗留的亚热带环流。绝大多数塑料碎片没有走完这个旅程（或者至少目前还没有完成），但它们旅程的过程和终点仍未可知。
已知最大的漂浮塑料聚集体都位于亚热带环流中。模型拟合有助于找到剩下的部分。在这张全球地图中，深灰色和浅灰色区域分别代表模拟的五个亚热带环流的内部和外部聚集区；白色海洋区域代表非聚集区。地中海盆地的灰阶底图显示了通过数值模拟预测的海面塑料的相对浓度。深色的区域预计有更高的浓度。彩色圆圈表示原位采样的平均质量浓度，范围从蓝色（最低）、绿色、黄色和橙色到红色（最高）。
荷兰乌得勒支大学的海洋学家和气候科学家埃里克·范·赛伯说：“塑料的失踪不像暗物质；而是另一种失踪，没有人知道海底有多少，海滩上有多少，有多少被动物摄入，又有多少已经被细菌降解。这就是我们面临的谜题。”无论我们在哪里发现塑料污染，都能看到它对野生动物的影响，从被废弃渔网缠住的海龟，到肚子里塞满瓶盖和其他难以消化的垃圾的饥饿海鸟。
要量化这些影响的广泛程度——如果我们想要减轻这些影响，量化是必不可少的一步——我们需要更好地了解海洋塑料是如何分布的，以及被丢弃后的几年或几十年里是如何漂流的。如果我们想在清理海洋方面有所成就的话，这一点也是必要的，因为只收集最显眼的1%塑料垃圾可能会没什么效果。
许多海洋学家认为，建模是制作详细的海洋塑料污染地图的最好方法。
由欧洲研究理事会资助，范·赛伯领导的“海洋塑料追踪”项目就是这方面的努力之一。目前，TOPIOS模型整合了潮汐、洋流和风等因素来预测海面漂浮物的路径。一旦塑料沉入大海，就会被移出模型，不再被追踪。在2017年4月开始的五年计划期间，TOPIOS的研究人员希望将模型拓展到一个全面的、高分辨率的版本，使之能够捕捉三维空间中的所有相关过程。
新模型构建完成后，模拟不仅会考虑明显的海洋学影响，还会将更微妙的因素考虑在内。
不幸的是，这些观察结果并不容易得到。首先，海洋巨大的面积使得有代表性的测量既困难又昂贵。另一个问题是，即使在小范围内，塑料的分布也是不均匀的。范·赛伯表示，相距一公里的样点之间，塑料的浓度可能就会相差一个数量级。“这有点像天文学家把望远镜指向天空100次，然后就得说宇宙的结构是什么样子。”
对某些人来说，卫星为观测提供了显而易见的解决方案，因为只有从太空才能看到大的图景。然而，目前在轨的卫星中，没有一颗专门用于海洋塑料观测，计划中的也一样没有。塑料遥感卫星所需的技术方法仍处于概念验证阶段。
保罗·科拉迪正在研究这个问题，他是欧洲空间局的系统工程师，在荷兰的欧洲空间和技术中心工作。
科拉迪与一个大型国际合作项目一起，构思如何将空间测量纳入海洋废弃物综合观测系统，该系统还包括机载勘测和原位测量。探测海洋塑料所考虑的遥感方法中，被研究的最少的可能是雷达。乍一看，这项技术有很大的优势，因为无论天空晴朗还是多云，雷达都可以不分昼夜地使用。卫星雷达系统也可以利用一种效应，即收发机沿轨道路径的运动能够模拟一个更大的静态天线。
为了精确定位海洋中的塑料，迄今为止研究得最彻底的技术是测量反射阳光的被动光学遥感方法。像所有材料一样，塑料的表面散射光有一个特征光谱。先进的回收中心已经能够利用这种效应，根据塑料在红外光谱特定频率的亮度来识别不同类型的塑料。最近，英国普利茅斯海洋实验室的地球观测科学家劳伦·比尔曼展示了类似技术在空间轨道上的应用。
当他们建立了一个光谱特征库后，研究团队用它训练了一种机器学习算法——和TOPIOS模型一样，基于贝叶斯推断——来自动识别塑料和其他漂浮物。在另一组成分经过独立验证的聚集体上测试时，该算法识别塑料的准确率为86%。不管确切的数字是多少，很明显，对于分布更广的塑料聚集体，比如被亚热带环流积聚的塑料，目前在轨的相机不太可能有多大用处。
如果因为近地轨道太高，上面的仪器根本无法发现单个塑料，那为什么不把仪器放得更低，比如说400米? 这是非营利组织“海洋清理”勘测大太平洋垃圾带的海拔高度。他们从C-130运输机的货仓伸出一台高光谱成像仪，在可见光和红外光下采集图像，同时用激光建立了激光雷达剖面。红外传感器的高光谱分辨率以及光线在大气里的路径更短，使得“海洋清洁”团队在选择探测波段时，相比使用卫星技术的比尔曼，有更多的自由。
然而，如此低的位置也不能让红外辐射在海水里更有穿透力，因此SWIR信号仍然只能探测漂浮在海面上的碎片。这里激光雷达又可以发挥作用了，不过这一次并不是用来寻找悬浮的微塑料。相反，研究人员用它来测量大型聚集体——比如漂浮渔网周围的聚集体——在海面下延伸的距离。
无论你是否下载卫星数据，卫星每隔几天就会经过同一地点，但每一次远洋机载勘测都需要付出巨大的努力。
艾特肯形容“海洋清理”的飞行——在装满备用油箱的飞机上——大部分时间花在了在加利福尼亚和太平洋间往返。确实如此，一次持续10小时或更长时间的飞行中，可能只有几个小时用于采集数据。不同的模型得出了不同的塑料污染分布情况。在TOPIOS项目开始时，范·赛伯和同事提出，我们看到的漂浮塑料之所以这么少，是因为它们在破碎和沉没之前，只在海面停留了很短时间。
无论哪种模型正确，都会对塑料污染的缓解和补救工作产生影响。如果大部分塑料已经分解并扩散到整个水层中，我们就可以不用再找了，反而应该将精力集中于从源头上阻止塑料垃圾的更多排放，同时研究塑料污染对深海生态系统的影响。不过，如果塑料能存在许多年，目前大部分的微塑料都源于几十年前被丢弃的塑料。那么，今天的补救计划或许能预防未来的危害。