海洋为何会发光？科学家揭开困扰水手们400年的谜团

几个世纪以来，水手们一直报告说看到了“乳白色海洋”的怪异光芒——广阔的海洋在夜间闪耀着柔和的绿白色光芒。科学家现在认为，这种罕见现象是由生物发光细菌引起的，但仍有许多未知之处。

科罗拉多州立大学的研究人员创建了一个400年的数据库，用于追踪这些发光海洋出现的时间和地点，并将其与厄尔尼诺等大规模气候事件联系起来。他们希望有朝一日能够实时研究乳白色海洋，揭示其生态作用——无论它是预示着海洋健康还是受到损害——同时揭示这些发光斑块如何连接地球表面、天空和生物圈。

几代以来，世界各地的水手们都曾目睹过一种奇特而美丽的景象：大片海域在夜间持续发光，有时持续数周甚至数月。这片光亮足以阅读，类似于孩子们卧室里常见的夜光星星发出的柔和的绿白色光芒。这些发光的海域面积可达10万平方公里，几乎相当于冰岛的面积，有时甚至从太空中都能看到。

这种罕见的现象被称为“乳海”，这个词是由亲身经历过这种现象的水手们创造的。尽管关于乳海的报道可以追溯到几百年前，但由于其稀有性和地处偏远（通常位于印度洋，远离常规观测），人们对其了解甚少。科学家认为，这种光亮很可能是由生物发光细菌引起的，尤其是一种名为哈维氏弧菌（Vibrio harveyi）的细菌。

几个世纪以来，水手们一直讲述着乳白色海洋的传说——在漆黑的夜晚，大片的海洋泛着蓝色的光芒，就像这张伪彩色卫星图像中显示的蓝色一样。图片来源：Steven D. Miller/NOAA

为了更好地理解和预测这些事件，科罗拉多州立大学的研究人员构建了一个涵盖过去400年目击事件的数据库。该数据库发表在《地球与空间科学》期刊上，结合了历史水手记录、《海洋观察家》期刊80年来的记录以及现代卫星观测数据。这是30年来最全面的乳白色海洋数据集。数据显示，大多数目击事件发生在阿拉伯海和东南亚附近，并且似乎与印度洋偶极子和厄尔尼诺南方涛动等大规模气候模式有关。

众所周知，这两种气候现象都会影响全球天气模式，这促使研究人员思考这种令人眼花缭乱的现象与这些过程之间可能存在何种联系。

乳白色海洋中的生物发光很可能是由一种细菌引起的。图片来源：S. Haddock • MBARI

论文第一作者、博士生贾斯汀·哈德森 (Justin Hudson) 表示，该数据库将帮助研究人员更好地预测乳海发生的时间和地点。他表示，目标是及时派遣一艘科考船前往现场，收集乳海内部的生物和化学信息。这些变量信息可能有助于将该事件与更广泛的地球系统活动联系起来。

哈德森补充说，乳白色海域的生物多样性丰富，对渔业生产具有重要的经济意义。

“如果没有数据，研究起来真的很难，”哈德森说。“到目前为止，已知的海平面照片只有一张，是2019年一艘游艇偶然撞上去的。所以，关于这种情况发生的原因和方式，以及对受灾地区的影响，还有很多需要研究的地方。”

贾斯汀·哈德森。图片来源：科罗拉多州立大学大气科学系

生物发光在自然界中以多种形式存在。最常见的例子之一是萤火虫闪烁的尾光。然而，对于乳白色的海洋，研究人员仍在试图了解海面上究竟发生了什么。

一个线索来自一艘科考船，它于1985年偶然遇到一片乳白色的海域，并采集了一份水样。研究人员发现，一种特殊的发光细菌生活在一片藻华的藻类表面——可能导致所有方向都发出均匀的光芒。然而，这只是一个数据点，可能会产生误导。为了弥合理解上的差距，研究人员尝试利用从零星卫星图像中收集的信息。

哈德森说，由于与这一现象最相关的区域，这种光很可能是由与细菌有关的生物过程引起的。

“这种情况最常发生的地区是索马里附近的西北印度洋和也门的索科特拉岛，已知近60%的事件都发生在那里。同时，我们知道印度季风的不同阶段会通过改变风向和洋流来驱动该地区的生物活动，”他说。“乳白色海洋可能代表了地球系统中碳和营养物质大规模运动中一个尚未被充分研究的方面。随着我们越来越了解细菌在陆地和海洋全球碳循环中发挥的关键作用，这种可能性似乎越来越大。”

史蒂文·米勒教授是该论文的另一位作者，多年来一直在科罗拉多州立大学从事乳白色海洋的研究。他领导了利用卫星对乳白色海洋进行成像的研究，并表示该数据库将为获取第一手资料提供新的机会。

米勒说：“乳白色海洋是我们生物圈不可思议的展现，其在自然界中的意义我们尚未完全确定。它们的存在本身就揭示了地表与天空之间，以及细菌在地球系统中从微观到全球尺度所扮演角色之间尚未探索的联系。借助这个涵盖了从17世纪航海船只到现代宇宙飞船的全新数据库，我们开始在民间传说与科学理解之间架起一座桥梁。”

这篇论文是哈德森在科罗拉多州立大学大气科学系研究的一部分，他计划今年夏天完成并完成关于该主题的论文答辩。他表示，希望该数据库能够进一步加深我们对这一现象的理解。

“我们不知道乳白色海洋对其所在的生态系统意味着什么。它们可能预示着生态系统的健康或受损——我们怀疑其背后的细菌是一种已知的有害生物，会对鱼类和甲壳类动物造成负面影响，”他说。“有了这些数据，我们就能开始解答有关乳白色海洋的问题，而不是仅仅祈祷船只意外撞上它。”

编译自/ScitechDaily