吓坏水手的“幽灵”海域真的存在,只是成因仍然未知

作者: ⽶歇尔·奈慧斯

来源: 环球科学

发布日期: 2022-09-03 21:33:56

乳海是一种真实存在的“幽灵”海域,其白光来自高密度的发光细菌,这种现象的成因仍然未知。科学家通过卫星图像寻找乳海出现的规律,但对其确切机制仍需更多数据。乳海现象在印度洋西北部最易出现,可能与细菌的“群体感应”现象有关。

乳海就像是⼀⽚真实存在的“幽灵”海域:当船员意识到时,船只往往已经航⾏在了⼀⽚散发着稳定⽩光的⼤海上,并且这种⽩光能够绵延数千⽶。科学家怀疑,乳海中的⽩光来⾃⾼密度的发光细菌,他们甚⾄尝试⽤卫星图像寻找乳海出现的规律。然⽽就像我们对⽣物发光所知甚少⼀样,乳海的真正成因也充满了未知的迷雾。

在这篇节选⾃《环球科学》9⽉新刊的⽂章中,⽶歇尔·奈慧斯将带着我们揭开⼀个古⽼的谜团:海洋中恢弘⽽短暂的“幽灵之光”究竟来⾃何处。1864年1⽉30⽇,“阿拉巴马”号的船长突然发现,⾃⼰正驶向⼀⽚“不可思议的海域”。在美国内战期间,这艘南⽅邦联的战舰曾穿⾏各个⼤洋,沿途袭击北⽅联邦的商船。⾯对商船时,他们是⽆情的强盗,但是在那个⼀⽉份的晚上,船长拉斐尔·塞姆斯还是被眼前的这⽚海吓到了。

我们现在知道,塞姆斯遭遇了⼀种被称为乳海(milky sea)的现象。尽管只是⽆意之举,但塞姆斯的描述已然成为了乳海最早的可靠记录之⼀,具有重要的科学价值。科学家怀疑,乳海中的⽩光来⾃⾼密度的发光细菌,他们甚⾄尝试⽤卫星图像寻找乳海出现的规律。然⽽就像我们对⽣物发光所知甚少⼀样,乳海的真正成因也充满了未知的迷雾。

2019年夏天,卫星上搭载的灵敏传感器捕捉到了⼀⽚持续45天的乳海,这场乳海发⽣在⽖哇岛以南,横跨近10万平⽅千⽶的海域。⼤多数关于⽣物发光的记录,⽆论是在陆地还是在海上,都描述了蓝绿⾊的闪光,其中⼀些是受到扰动后出现的,就像亚⾥⼠多德⽤棍⼦敲击海⾯。但塞姆斯船长的报告中提出了⼀个⾮常不同的现象:海⽔中充满了稳定的⽩光,并且这种⽩光常常延伸数千⽶。

乳海极其罕见,又极其诡异,因此往往被视为⽆稽之谈——也许⽐美⼈鱼的传说更可信,但也只是勉强可信⼀点。在儒勒·凡尔纳的⼩说《海底两万⾥》⾥,当⽪埃尔·阿罗纳克斯教授在孟加拉湾的⼀⽚乳⽩⾊海⾯上航⾏时,冷静地告诉仆⼈龚塞伊:“让你惊讶不已的⽩⾊是由⽔中⽆数细⼩发光的纤⽑⾍引发的。这些⼩⾍胶质⽆⾊,像头发丝⼀般细,长不超过五分之⼀毫⽶。”

从某个⾓度来说,凡尔纳的⽅向是正确的。

但是⼀个多世纪后,科学家才证明了这⼀点。1985年7⽉,⼀艘美国海军的考察船在阿拉伯半岛附近遭遇了乳海。幸运的是,这次航⾏的⽬的之⼀就是研究海洋发光⽣物,因此科学家配备了全套设备来研究这次突发事件,还收集了可以供进⼀步分析的海⽔样本。除了在各种发光现象中常见的鞭⽑藻、桡⾃类等浮游⽣物外,样本中还含有发光细菌。研究⼈员推测,乳海是藻类在⽔⾯聚集形成藻华后,藻类死亡引发的。

当死亡的藻类细胞破裂时,发光细菌会充分利⽤它们释放的脂质,疯狂繁殖,甚⾄达到能在⼤⽚海⽔中持续发光的规模。

现在,我们知道乳海是⼀种⽣物学成因的科学现象。但如果了解它们发⽣的地点、时间和确切机制,研究⼈员还需要更多的数据——塞姆斯那样的偶然发现还远远不够。从太空看到乳海对美国海军来说,海洋⽣物发出的光会带来⼀些真实的威胁,因为明亮的海⽔会勾勒出潜艇的轮廓。

在21世纪初,美国加利福尼亚州蒙特雷海军研究实验室的⼤⽓科学家史蒂⽂·⽶勒突然想到,卫星或许能够探测到海洋⽣物的发光现象。当时只有美国空军卫星搭载的运⾏线路扫描(Operational Line Scan,OLS)系统能够在夜间观测可见光。

长久以来,科学家提出过各种各样关于乳海成因的假说。⼀些研究者提出,乳海来⾃于细菌的“群体感应”现象:细菌通过化学信号进⾏交流,⼀旦它们的密度⾜够⾼,就可以产⽣感知信号,并持续发光。⽶勒曾认为,乳海现象最常在冬季和夏末出现。但10年来的DNB数据又带来了新的发现。⼤规模乳海现象似乎最容易在印度洋西北部出现,在冬季和夏季季风的作⽤下,深海寒冷、富含营养的海⽔上涌到表层,从⽽引发浮游植物⼤量繁殖。

但为什么会出现这种现象?⼀些海洋⽣物可以借助发光吸引⾷物或配偶。也有⼀些海洋⽣物将发光作为⼀种警报,当受到攻击时发出闪光,来吸引捕⾷者的天敌,⽤于⾃保。但细菌群体感应引起的发光可能基于另⼀种作⽤:当开阔⽔域的⾷物不⾜维持整个菌群的⽣存时,它们可能会通过发光引诱附近的鱼前来,从⽽在鱼类消化道中继续⽣活。

乳海的秘密仍然存在,其中部分原因在于,⽣物发光本⾝的性质、功能和范围都存在很多悬⽽未决的问题。由于⼤多数发光⽣物⽣活在海洋中,其中的⼤部分又⽣活在深海,要想直接观察⽣物发光现象,不仅需要投⼊⼤量的⼈⼒物⼒,还需要冒相当⼤的风险。⼏⼗年前,海洋⽣物学家伊迪丝·威德和许多会潜⼊深海的研究者就知道,⽣物发光是深海⽣物常见的能⼒。

尽管应⽤范围正在扩⼤,但海洋⽣物⾃⾝的⽣物发光能⼒却正在受到威胁。从海底开采贵重⾦属的热潮不仅改变了海底的地貌,还会对整个深海产⽣巨⼤影响。深海的⽔通常⾮常清澈,发光⽣物可以在上百⽶之外相互交流。但采矿机械会扬起海底的沉积物,并将⼤量泥浆和淤泥倒回⼤海,使原本透明的⽔变得浑浊。这不可避免地⼲扰了发光⽣物之间的交流,⼲扰了它们寻找⾷物和配偶的能⼒。

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