地球是一个奇迹
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这是由美国国家海洋和大气管理局收集的印度尼西亚爪哇岛附近夜间场景的可见光卫星图像。图像中以蓝色突出显示的部分是一场科学家们认定面积达3.8万平方英尺的乳海事件。 | 国家地理图片集
“那看起来就好像我们正航行在一片无边无际的雪原之上,又或是一片水银之海,”肯普索恩船长(Captain Kempthorne)在他的航海日志中写道。
1849年1月,他驾驶着一艘名为“穆祖弗号”(Moozuffer)的船航行在阿拉伯海(the Arabian Sea)上,目睹了一种极为罕见的现象,在400年的时间里,已知的相关记录不到400条,且仅有一张照片留存。
这种幽灵般的现象被称为“乳海”,几个世纪以来一直让水手和科学家们困惑不已。
在深入研究了像肯普索恩船长这样几个世纪以来的航海日志、目击者的描述、报纸以及卫星图像之后,科罗拉多州立大学(Colorado State University,简称CSU)的博士研究生贾斯汀·哈德森(Justin Hudson)和同样来自科罗拉多州立大学的大气科学家史蒂文·米勒(Steven Miller),在《地球与空间科学》(Earth and Space Science)杂志上发表了世界上最大的关于乳海观测的数据库。
其中,他们写道:“纵观历史,这个话题一直徘徊在神话与科学知识的边缘。” 但现在他们的数据库或许能够帮助解开这个长达几个世纪的谜团。
从一次乳海事件中采集的样本显示,其中存在一种名为哈维氏弧菌(Vibrio harveyi)的细菌,科学家们认为这种细菌可能是产生这种发光现象的原因。| 国家地理图片集
罕见的生物发光现象
乳海是一种罕见的生物发光现象:人们认为它们发出的光来自于细菌。
哈德森说,目击者将其描述为“他们所见过的最神奇的事物”。他们回忆起夜晚的大海变成了“浓稠的牛奶”,并发出“仿佛绿色霓虹灯就在海面下点亮”的光芒。
根据这些目击者的描述,它能使整个洋面一次连续发光数月,亮度足以从太空中被看到。在白天或月光下,它就会消失。在小说《海底两万里》中,儒勒·凡尔纳(Jules Verne)认为这片“乳状”的海洋是由“一种无色、胶状的微小萤火虫造成的,其粗细如同发丝,长度不超过五分之一毫米”。
这些是2019年美国国家海洋和大气管理局拍摄的卫星图像,间隔仅两周,在印度尼西亚爪哇岛以南的海域又出现了一次生物发光现象的爆发。| 国家地理图片集
1985年,一艘偶然遇到这种现象的科研船采集了水样,其中含有一种名为哈维氏弧菌(Vibrio harveyi)的细菌,他们推测这种细菌可能就是发光的源头。
根据1980年美国海军的一次目击报告,和其他细菌生物发光现象一样,乳海有着稳定、均匀的微光,“就像你可以给孩子买的那种夜光塑料星星”。
记录表明,这种光芒与浮游生物产生生物发光时出现的短暂闪光不同,但这两种现象可能会同时发生。
1974年,水手们注意到,当他们航行经过一片乳海时,“明亮的海洋生物发光斑点不断在水中出现”。在那些目睹过乳海的人中,他们往往会报告说海洋看起来异常平静。一位船长描述了那片平静的海面是如何“看起来如此浓稠和坚实”,以至于他的船看起来“就像在铅液中强行破浪前行”。
这可能是一种光学错觉,也可能有一定的真实性。
1985年对一片乳海进行采样的那艘科研船发现了生物发光细菌和一种藻类,哈德森说,这种藻类“会分泌出能使海洋表面平静下来的黏液”。这或许可以解释为什么海面会异常平静。
数据库是如何编纂的
英国普利茅斯大学(University of Plymouth in England)的浮游生物生态学家阿比盖尔·麦夸特斯-戈洛普(Abigail McQuatters-Gollop)没有参与这项研究,她说:“没有接受过科学训练的人‘记录信息的方式完全不同’。‘他们从没想到这些信息会被用于任何生态学研究’。”
在旧文献中发现的一些描述过于平淡和模糊,无法判断它们是否有用。“白色的海水”指的是乳海还是汹涌的海流呢?
麦夸特斯-戈洛普说:“我认为他们在现有数据的基础上已经尽了最大的努力……400年里的400个样本其实真的不算多。‘但我对这整件事都很感兴趣’。” 哈德森花了大约九个月的时间梳理记录。尽管这些描述是由水手们记录的,但对于像科罗拉多州立大学团队这样的科学家来说,这些定性数据很有价值。
他们可以确定时间和地点,让科学家们知道该去哪里寻找更多的线索。它们的罕见性使得研究这些事件几乎不可能。哈德森说,科学家们不能“让一艘船一直停在那里,满怀希望、祈祷和等待”。
唯一已知的照片是2019年一艘私人游艇在印度尼西亚(Indonesia)南部航行时拍摄的。船员们在读了米勒2021年发表在《科学报告》(Scientific Reports)上的论文后,才意识到他们看到了什么。
麦夸特斯-戈洛普说:“目睹这种现象真的需要很大的运气。”
从旧记录中诞生的新科学
科学家们发现,这些现象的范围可能非常大。 哈德森说:“乳海的面积可能超过(38000平方英里以上),”——比印第安纳州(Indiana)的面积还大——“而且一次能持续长达数月之久。”
新的数据库显示,它们通常覆盖面积约为3800平方英里,不过数据可能存在偏差,因为对于卫星和人类来说,面积更大的乳海更容易被注意到。他说:“这种现象规模越大,(人们)就越有可能航行到那里。”
这个新的数据库表明,乳海主要出现在西北印度洋和海洋大陆——印度洋和太平洋之间的一个热带地区。
该研究的作者们还了解到,全球气候模式(global climate patterns)可能在乳海的形成过程中起到了一定作用。
哈德森说,在夏季,“在拉尼娜现象之后,乳海事件比预期的要多”。在冬季,更多的乳海事件发生在印度洋偶极子正位相的峰值时期——此时印度洋两侧的温度交替变化,西侧温度更高。
它们可能与更强的季风有关。他说,这些季风会引发海水上涌,将富含营养物质的海水从深海带到表层,从而导致食物链“爆发式增长”。通过揭示这些现象之间复杂相互作用的模式,这个数据库可以帮助研究人员预测甚至对乳海进行采样。
目前,乳海仍然神秘莫测。哈德森说:“我们对它们的了解甚至还不足以知道它们有多重要。” 更频繁地瞥见这种幽灵般的奇观甚至可能表明海洋健康状况不佳。
哈德森说:“我们怀疑导致乳海现象的细菌是一种已知的有害物种,它可以杀死鱼类。” 如果是这样的话,如果乳海事件增加,世界各地的渔业和经济可能会受到影响。哈德森说:“海洋正在发出一个非常明显的警告信号。”
撰文:Melissa Hobson
校对:钱思琦
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