周一 · 知古通今 | 周二 · 牧夫专栏 周三 · 视频天象 | 周四 · 观测指南 周五 · 深空探索 | 周六 · 茶余星话 | 周日 · 太空探索 原文：Steven D. Miller [1] 翻译：饶文冲 校译：牟新翔 黄婧 编排：周学云 后台：库特莉亚芙卡 李子琦 胡永葳 原文链接：https://www.space.com/satellite-technology-to-spot-glowing-seas 原文最初发表于The Conversation杂志上。该杂志将这篇文章投稿给了Space.com的《专家之声:观点与见解》(Expert Voices: Op-Ed & Insights)。   几个世纪以来，水手们一直在讲述着大片海洋在黑暗中放光的传说。 (图片来源:史蒂芬·D·米勒/美国国家海洋和大气管理局)  “ “整个海洋看起来就像一片被雪覆盖的平原。天空中几乎没有一丝云，但却漆黑一片，好像有暴风雨在肆虐。那景象非常壮观：海水变成了白磷，天空被黑暗笼罩，群星也不再闪烁，似乎意味着大自然的一切都在为最终的大火做准备，就像我们一直被教导要相信的终有一场大火将毁灭这个世界那样。”——1854年，印度尼西亚爪哇岛近海，美国快速帆船“流星”号上的金曼船长  近几个世纪以来，水手们一直流传着类似上述的奇怪遭遇。这些现象被称为乳海，是一种罕见的夜间景象：海洋表面发出稳定明亮的光芒，可以绵延数千平方公里。多亏了像金曼船长这样的19世纪的海员们丰富多彩的记述，乳白色的海洋成为了一种知名的民间传说。但由于其出现地遥远且出现规律难以捉摸，很难对它们进行研究，所以乳海更多地是作为一种民间传说而非科学现象存在。 “我是一个专门从事利用卫星来研究地球的大气科学教授。通过最新一代的卫星，我和我的同事们开发了一种探测乳海的新方法。我们打算利用这项技术远程研究这些发光水域，并引导考察船前往那里，这样我们就可以开始将离奇的故事与科学结合起来。” 水手的故事 迄今为止，只有一艘考察船遇到过乳海现象。幸运的是，该团队收集到了样本，并发现了一种聚居在水面藻类上的发光细菌，名为哈维弧菌（Vibrio harveyi）。  乳白色海洋中的生物荧光是由一种细菌引起的。 (图片来源:Steve. H. D. Haddock/MBARI, CC BY-ND 近海处名为甲藻的小型有机体会在受到干扰时发出明亮的光，而发光细菌的作用方式与这种生物荧光完全不同。一旦它们的数量足够大，达到每毫升水大约有1亿个细胞时，一种内部的生物开关就被打开了，它们随即都开始稳定地发光。 发光细菌使它们所聚居的物体发光。研究人员认为，这种发光的目的可能是吸引鱼类来吃它们。这些细菌可以在鱼类的内脏中大量繁殖，所以当它们的数量对于其主要食物的供应来说过大时，鱼类的胃就成了很好的第二选择。事实上，如果你走进一个冷藏鱼柜，关掉灯，你会注意到一些鱼会发出蓝绿色的光——这就是细菌发出的光。 现在想象一下，如果大量的细菌散布在广阔的海洋上，同时开始发光。一片乳白色的海洋就这样形成了。 虽然生物学家对这些细菌有了许多了解，但这些大规模现象的成因仍然是一个谜。如果乳海出现的主要原因是藻类上生长的细菌的话，那么它们应该会在各种地方、各种时间发生。然而，根据报告，全世界每年只有两到三次乳海现象出现，大部分发生在印度洋西北部和印度尼西亚海岸附近的水域。  研究人员在索马里海岸附近发现了一次乳海现象，在左上角的图像中可以看到一个苍白的漩涡。其它三张图显示的是海洋表面温度（右上，单位：开尔文），洋流（左下，单位：米/秒）和叶绿素（右下，单位：毫克/立方米）。 （图片来源:史蒂芬·D·米勒/美国国家海洋和大气管理局） 利用卫星解决问题 如果科学家想要更深入地了解乳海，他们需要在它发生的时候去研究它。问题是，乳海的出现难以预测，几乎无法对它们进行取样。这时就轮到我的研究发挥作用了。 卫星让监测浩瀚的海洋成为可能，但它需要特殊仪器才能够探测到比太阳光弱1亿倍的光线。我和我的同事们首次发掘卫星的潜力是在2004年，当时我们利用美国国防卫星图像以确认英国商船“利马号”在1995年发现的一片乳海。但是这些卫星图像非常模糊，无法作为搜寻工具。 我们不得不等待更好的设备——昼/夜波段卫星群（the Day/Night Band，DNB），为美国国家海洋和大气管理局而设的新卫星群。新的传感器于2011年底投入使用，但当意识到它的灵敏度高到也能探测到空气分子发出的光时，我们的希望一开始就破灭了。我们花了数年时间研究新卫星群探测到的图像，才能够解释我们看到的东西。 最后，在2018年初一个晴朗无月的夜晚，索马里近海的昼/夜波段卫星图像中出现了一个奇怪的扇形。我们将它与前后几晚的图像进行了对比，发现虽然云层和气辉发生了变化，但闪光的图案仍然存在。我们发现了一片乳海！并且现在我们知道该如何寻找它们了。  爪哇海岸附近的这片乳白色海洋有中国浙江省那么大，并且持续了一个多月。 (图片来源:史蒂芬·D·米勒/美国国家海洋和大气管理局) 2019年的一天，我正在浏览图片，寻找伪装成云的乳海，这时我偶然发现了爪哇岛南部的一个惊人现象：一个巨大的发光海洋漩涡，它足有10万平方公里，大约相当于中国浙江省那么大。新传感器拍摄的图像的清晰度大大出乎我的意料。我惊奇地看着那光芒随着洋流慢慢漂移和变幻。 我们从这个标志性案例中学到了很多：乳海如何与海洋表面温度、生物量和洋流相联系。这是了解它们形成的重要线索。至于所含细菌的大概数量？大约有1000万亿个细胞吧，几乎相当于可观测宇宙中的恒星总数！  左边的两幅图像是用原有的卫星技术拍摄的，而右边的图像则是由新的昼/夜波段卫星传感器生成的高清图像。 (图片来源:史蒂芬·D·米勒/美国国家海洋和大气管理局) 未来可期！ 与原有技术相比，观看昼/夜波段卫星图像就像近视的人第一次戴上眼镜。我和我的同事们分析了自2013年以来拍摄的数千张图片，到目前为止，我们发现了12片乳海，它们大多数都分布在几个世纪以来水手们一直谈论的水域中。 也许最实际的事情是搞清楚乳海持续的时间。有的只持续几天，而爪哇附近的那次持续了一个多月。这意味着当这种现象发生在遥远的地方时，我们依然有机会部署考察船进行近距离的研究。这样科学家就可以测量它们，揭示它们的完整组成、它们是如何形成的、为什么它们如此罕见，以及它们在自然界的生态意义。  [1]：史蒂芬·D·米勒（Steven D. Miller），科罗拉多州立大学大气科学教授 ————— END ————— 责任编辑：周学云 牧夫新媒体编辑部 『天文湿刻』 牧夫出品 微信公众号：astronomycn  “鸽王”詹姆斯·韦伯望远镜已经打包完毕，准备运往发射地 图片版权:NASA/Chris Gunn   谢谢阅读 |
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