从太空揭开海洋的奥秘

科罗拉多州立大学的研究人员利用近十年的卫星数据，以前所未有的方式发现了“乳白色的海洋”——一种由高度敏感的星载低光传感器探测到的罕见而迷人的海洋生物发光现象。

分水岭研究发表在世界上最大的科学期刊《科学报告》上，该期刊由自然研究公司出版。

银河系是地球海洋中一种难以捉摸和罕见的生物发光显示，也是我们星球上已知的最大形式。与船舶尾迹产生的湍流泡沫不同，乳白色的海洋在海洋表面实现持久、广泛和均匀的发光，可以持续数夜，范围超过 100,000 平方公里(近 39,000 平方英里)——大约肯塔基州的大小。

水手仅在世界某些偏远地区才能体验到这些非凡的条件——主要是在非洲之角的洋西北部近海和尼西亚周围的水域。预测乳白色海洋形成的时间、地点和原因仍然是现代科学之谜。

神秘的光晕

CIRA 即将上任的主任和科学报告论文的主要作者史蒂夫米勒说，对传说中的“乳白色的海”的超现实描述，目击者说它像雪地或云层一样明亮，在历史上一直被水手们分享。这些故事出现在诸如《白鲸记》和《海底两万里》等航海冒险小说中，在民间传说中占有一席之地，但在科学观察中却没有那么多。

在可追溯到 19 世纪的 200 多次有记录的目击事件中，只有一次，即 1985 年，一艘研究船驶过乳白色的大海。当时收集的水样表明，一种发光细菌菌株在水面上定植了大量藻类，从而产生了光晕。然而，这一假设并没有充分解释乳白色海洋的一些特征——尤其是在目击者的叙述面前。

在来自太空的新观察的支持下，研究人员现在可以更多地了解这种迷人现象的情况。Suomi NPP 和 NOAA-20 卫星使用一套复杂的传感器(包括“昼/夜波段”仪器)从远在世界海洋上空收集图像。Day/Night Band 在夜间检测到非常微弱的可见光，并透过黑暗窥视城市灯光的光芒、森林火灾的火焰等等——包括现在可以看到乳白色的海洋。

“昼夜波段继续让我惊讶于它揭示夜晚光特征的能力。就像白鲸记的亚哈船长一样，多年来对这些生物发光的乳白色海洋的追求一直是我个人的“白鲸”， ”米勒说。

捕捉光线

通过仔细分析经常报告乳白色海洋的三个地点的昼/夜波段观测，米勒和他的团队在 2012 年至 2021 年间发现了 12 次这种难以捉摸的现象。

捕捉乳白色海洋产生的光需要耐心和合适的条件。即使是从海洋表面反射的微弱月光也能掩盖信号。发光的高层大气发出的光，直接向上和被云层反射，同样会污染观测。研究人员仔细分析了卫星数据中的信号以排除其他光发射源，并使用复杂的技术找到了在背景噪声之外发射光的持久生物发光结构。

这些发光的水体在夜间表现为海洋上持续发光的斑块，随着洋流移动。在白天从视野中消失——由于太阳发出的大量光与海洋发出的微弱光芒相比——这些斑块在晚上再次被卫星看到。

将卫星观测与海面温度、海洋生物量和分析的海面洋流的测量相结合，使作者对围绕乳白色海形成的独特条件提出了新的假设。

“乳白色的海洋只是我们生物圈的奇妙表现，我们尚未了解其在自然界中的重要性，”米勒说。“他们的存在编织了一个不太可能且引人入胜的故事，将地表与天空、微观与全球尺度以及跨时代的人类经验和技术系起来;从 18 世纪的商船到现代的宇宙飞船。 Day/Night Band 点燃了另一条通往科学发现的道路。”

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