本文最初发表于 Hakai Magazine,该杂志是一家关于海岸生态系统科学与社会的在线出版物。在此处阅读更多此类故事: hakaimagazine.com。
天空无月且多云,没有星星可供导航。在阿拉伯海的漆黑夜空中,介于阿曼和印度之间,我独自一人掌舵,除了船上昏暗的灯光罗盘在倾斜和摇摆中滚动外,我什么也看不见,因为我们在三米的巨浪中颠簸前行。但当我值班半小时后,上方的帆开始发光,仿佛月亮升起了一般。但没有月亮,也没有星星或其他船只。光似乎来自下方,并逐渐增强。很快,整个海洋都变成了荧光棒般的绿色,但却很暗淡,仿佛光线透过一片乳白色的海洋在闪耀。
那是 2010 年 8 月,我当时已经航行了两个多月,作为志愿者,我随同非政府组织 Biosphere Foundation,驾驶着一艘 35 米长的双桅帆船“Mir”号,从马耳他将其运往他们在新加坡的母港。在航行期间,我已经习惯了由甲藻引起的普通“海闪”,当水被搅动时,它们会点亮,导致船头“Mir”号的船首会缠绕着光带。但这并不是那种情况。我所能看到的是整个海洋,都在发出均匀、不透明的绿色光芒。尽管罗盘仍在转动,但海水中的光线造成了一种视觉错觉,使得大海看起来异常平静,仿佛我们是在穿过磷光闪烁的天空,而不是汹涌的大海。
我叫醒了船上的其他船员,四个多小时里,我们都沉浸在这片绿色的光海中,惊叹不已,完全不知道我们目睹的是什么。最终,在我们前方出现了一条锐利的界线,闪烁的海洋在此结束,黑暗的海洋开始。穿过它,我们告别了那个超凡脱俗的幽灵世界,重新回到了熟悉的世界,尽管我们仍然能看到船尾一小时内那朦胧的绿色光芒,然后它就消失了。直到 10 天后我们抵达港口,我们才得知笼罩着我们的这种诡异现象的名字:milky sea。
几个世纪以来,水手们一直在描述 milky sea,这种罕见的现象,即夜晚时,广阔的海洋区域会均匀地发光,有时会延伸到数万平方公里,甚至更广。1854 年,船长 W. E. Kingman 在目睹了一次 milky sea 时说道:“场景无比壮观;大海变成了磷光,天空漆黑一片,星星在熄灭,这似乎表明大自然正在为我们所教导的、将要毁灭这个物质世界的最后一次大审判做准备。”
《白鲸记》中也曾出现过 milky sea,梅尔维尔(Melville)将其描述为一位水手驶过一片“白化海水的幽灵般幻象”,这对他来说“就像真正的鬼魂一样恐怖”。
无论是我们的小船员,还是梅尔维尔或金曼船长,都不知道是什么导致了大海的发光。2010 年,我们的船员受益于一个比 19 世纪科学研究得更深入的世界,这或许可以解释为什么金曼和梅尔维尔的水手们以神圣的恐惧回应,而我们却惊叹不已,知道无论这种现象看起来多么超凡脱俗,它显然是属于这个世界的。
生物发光——生物发出的光——在我们的星球上很常见,在海洋中尤为如此。生物发光的鱼类、海鞘、甲藻、甲壳类、软体动物、水母和细菌会在夜晚照亮和闪烁我们的海洋。但 milky sea,尽管如此广阔,却一点也不常见,据信是由海洋中最小的生物之一引起的。
历史上对 milky sea 的每一次观察都是一次偶然的相遇,就像我的经历一样,而且只有一次,一艘具有科学研究能力的船只偶然遇到了它,1985 年,美国海军“威尔克斯”号(USS Wilkes)在也门索科特拉岛附近连续三个晚上穿越了 milky sea。船上有一位已故的海洋生物学家 David Lapota,他当时在海军工作,研究生物发光。Lapota 和他的研究团队采集了水样,发现大量的生物发光细菌Vibrio harveyi——一种常见、广泛分布且已知会发光的物种——附着在藻类碎片上,这使他们推测,正是这种细菌以及可能存在的其他生物发光细菌物种的大量聚集,导致了 milky sea 的形成。这项研究是在近 40 年前进行的,至今仍然是唯一一次对 milky sea 进行野外研究。
如果科学家们关于 milky sea 是由细菌引起的说法属实,那么问题仍然存在:为什么?与许多进化出生物发光来逃避捕食的生物不同,生物发光细菌希望被吃掉——鱼的肠道比在开阔的海洋中自由漂浮更可靠的家园。但单独一个细菌可能太小,无法单独引起鱼的注意,因此,为了让它们的微观生物发光在大尺度上显现,它们需要数量上的优势。为了协同工作,每一种细菌都会释放化学信号来感知附近是否有其他细菌,只有当它们识别出足够多的数量时——科学家们推测,每毫升水中的细菌数量在 1000 万到 1 亿之间——它们才会开始发光。这个过程称为群体感应(quorum sensing),这或许可以解释 milky sea 的形成原因。
在涌升流区域,例如西北印度洋,那里有大量的富含营养的、腐烂的有机物——例如分解的螃蟹碎片甚至已死亡鲸鱼的残骸——从深处被推到海面,细菌会找到充足的殖民地。当这些富含营养的水域由于洋流而变得孤立,或者当不同盐度或温度的水体相遇并形成物理锋面时,它们会阻止混合,这反过来可能导致一种浓缩的“炖菜”——科学家们称之为“自然瓶说”(natural flask hypothesis)。在这种情况下,通过群体感应,这些细菌会触发化学发光,从而成为地球上最大的生物发光展示。
这种“自然瓶”的概念可能有助于解释,当我们的船第一次驶入 milky sea 时,光线是稀释的,几乎难以察觉,但当我们几小时后离开时,我们穿过了一个清晰的边界。在那次事件的一边,发光和不发光的水体在混合,而在另一边,由于某种海洋锋面,发光和不发光的水体之间形成了一个类似墙壁的屏障,维持着允许 milky sea 形成的特殊——且鲜为人知——的条件与那些不允许形成的条件之间的隔离。这只是科学家们希望通过进一步的野外研究来更好地理解的众多事物之一,而得益于新一代卫星技术,这可能很快就会实现。
大气研究所合作组织主任史蒂夫·米勒(Steve Miller)一直是致力于揭示 milky sea 奥秘的一小部分科学家之一,近 20 年来,他一直在遥远的地方寻找它们:科罗拉多州的柯林斯堡。他是第一个在他的办公桌前发现 milky sea 的人。
在我写了一篇关于我们航行穿越 milky sea 经历的博客文章后不久,米勒联系了我,兴奋地告诉我,我们船员是我们今天所知的为数不多的曾目睹过 milky sea 的人之一。我们简短的交流让我感觉像个小名人。
米勒在 2004 年参加美国气象学会会议时首次对 milky sea 产生了兴趣。在那里,米勒和他的同事们考虑是否有可能从太空观察任何类型的海洋生物发光。当时人们认为,任何小规模的生物发光,例如海闪,产生的发光信号都太弱,无法从如此远的地方看到。但米勒对从太空研究海洋的想法很感兴趣,回到家后进行了一些研究,令人震惊地发现,几个世纪以来,水手们一直有很多令人惊讶的、一致的关于所谓的 milky sea 的记录。米勒是一名大气科学家,他想知道是否可以使用历史卫星数据来定位其中一次这样的事件。很快他就找到了他想要的:一份详细记录了 1995 年 1 月 25 日 SS Lima 号船员在索马里海岸附近目睹 milky sea 的报告。报告列出了船只进入发光事件的确切坐标和时间。利用航海日志中的航向和速度,米勒能够推断出 Lima 号在船员声称的六小时后离开发光水域时的大致位置。他在黑白照片上绘制了这些点、日期和时间,然后放大。他告诉我:“一切都是黑的。”
米勒没有气馁,他决定进一步缩小图像的比例,在距离 800 多公里处拍摄的模糊照片中搜寻。突然,他的电脑屏幕中央出现了一个小小的结构,起初他误以为是手指印的污迹,但当他移动图像时,污迹也随之移动。他再次放大,在非洲之角的海岸附近出现了一个逗号状的形状。当他再次叠加船只的坐标时,它们与逗号的边界完美吻合。他说道:“那时我们才意识到我们发现了什么。”这个形状比康涅狄格州还大,是超过 15,000 平方公里的发光细菌。
米勒说:“从那时起我就迷上了,因为我意识到我刚刚看到了一只鬼。”他解释说,milky sea 在小说和民间传说中的出现比科学知识更多,但他们在这里有了有史以来第一次来自太空的 milky sea 证实。
自那次最初的发现以来,新一代的卫星技术极大地改进了米勒搜寻 milky sea 的工作。美国国家海洋和大气管理局运营的两颗卫星——Suomi 国家极轨合作伙伴卫星(Suomi National Polar-orbiting Partnership)和联合极轨卫星系统(Joint Polar Satellite System)——分别于 2011 年和 2017 年发射。这些现代卫星虽然并非设计用于搜寻 milky sea,但它们配备了专用的昼/夜波段仪器,在极低的灵敏度下,它们能够从太空捕捉到像生物发光那样微弱的光。米勒和他的团队一直以来都在梳理这些卫星提供的图像,在过去曾有历史船只目击 milky sea 最普遍的两个全球区域取得了最大的成功:西北印度洋,那里报告了 70% 的 milky sea,以及爪哇周边水域,那里发生了 17% 的目击事件。在过去的十年里,米勒和他的团队通过卫星图像成功识别了十二个 milky sea,其中最显著的一次是 2019 年在爪哇海岸附近发生的一次事件,横跨超过 100,000 平方公里——大致相当于冰岛的大小——并持续发光了至少 45 天。
现在米勒和他的团队已经证实,milky sea 可以持续数周,这为部署一艘研究船在其仍发光时进行研究提供了可能性。只有到那时,他们才希望能够回答科学家们关于 milky sea 仍然存在的许多问题,包括米勒最喜欢的问题之一:生物发光在水柱中的深度有多深?正如一些科学家所提出的,它仅仅是一层表面的细菌吗?还是有几米厚,甚至更厚?考虑到科学家们认为每立方厘米水需要超过 1 亿个细菌才能开始发光,这个问题答案可能会将参与 milky sea 的细菌数量估计值改变数十万亿,甚至可能是数万亿的数万亿。
当我第一次得知米勒的突破性研究时,我的一部分觉得应该保护 milky sea 的神秘感。为什么我们人类非要解释一切呢?但当我了解到更多关于科学家们认为可能导致 milky sea 的原因——关于涌升流和自然瓶;关于群体感应和数万亿细菌有意为之的群体发光——我意识到,找到答案并不一定意味着稀释了这种现象的奇迹。恰恰相反,这让它变得更加令人难以置信。
如果我们不了解我们周围的世界,我们都将成为金曼船长,因看到不认识的东西而感到恐惧。相反,我们可以敬畏现实本身,知道每当一个问题得到解答,我们就仅仅学会了提出一千个新问题。