安全岛报人刘亚东A
乳海就像是一片真实存在的“幽灵”海域：
当船员意识到时，船只往往已经航行在了一片散发着稳定白光的大海上，并且这种白光能够绵延数千米。
科学家怀疑，乳海中的白光来自高密度的发光细菌，他们甚至尝试用卫星图像寻找乳海出现的规律。
然而就像我们对生物发光所知甚少一样，乳海的真正成因也充满了未知的迷雾。
在这篇节选自《环球科学》9月新刊的文章中，米歇尔·奈慧斯
将带着我们揭开一个古老的谜团：海洋中恢弘而短暂的“幽灵之光”究竟来自何处。撰文｜米歇尔·奈慧斯（Michelle Nijhuis）
翻译｜姚建云
1864年1月30日，“阿拉巴马”号（CSS Alabama）的船长突然发现，自己正驶向一片“不可思议的海域”。在美国内战期间，这艘南方邦联的战舰曾穿行各个大洋，沿途袭击北方联邦的商船。面对商船时，他们是无情的强盗，但是在那个一月份的晚上，船长拉斐尔·塞姆斯（Raphael Semmes）还是被眼前的这片海吓到了。“晚上8点左右，没有月亮，但天空晴朗，群星闪耀。我们航行的那片深蓝色的海水，突然变成了一片令人惊惧的雪白。”塞姆斯在回忆录中写道。
起初，他以为那一整片白茫茫的亮光是一座被水淹没的山脊。但是船员们把一根粗重的绳索沿船舷放下去，沉了近200米也没有碰到海底。“在地平线上，有一种柔和的眩光，或者说是光晕，好像远处有灯光照亮了那片海。但抬头看去，头顶的天空却只有一片死寂的漆黑，” 塞姆斯写道。阿拉巴马”号在这片怪异的海面上航行了几个小时，直到像突然驶入时一样，又突然地离开了这片水域。
我们现在知道，塞姆斯遭遇了一种被称为乳海（milky sea）的现象。尽管只是无意之举，但塞姆斯的描述已然成为了乳海最早的可靠记录之一，具有重要的科学价值。
沉默的恐怖
公元前3世纪，亚里士多德就注意到，如果他用棍子击打海面，海水有时会发出明亮的蓝色闪光。经过几个世纪的猜测，到了19世纪末，科学家终于证实生物发光是动物细胞和植物细胞中的酶和底物之间发生了氧化反应。但最根本的问题仍然没能解决: 人们不知道是什么促使了不同的生物体发光，也不清楚发光对生物有什么用处。
2019年夏天，卫星上搭载的灵敏传感器捕捉到了一片持续45天的乳海，这场乳海发生在爪哇岛以南，横跨近10万平方千米的海域。
大多数关于生物发光的记录，无论是在陆地还是在海上，都描述了蓝绿色的闪光，其中一些是受到扰动后出现的，就像亚里士多德用棍子敲击海面。但塞姆斯船长的报告中提出了一个非常不同的现象：海水中充满了稳定的白光，并且这种白光常常延伸数千米。
乳海极其罕见，又极其诡异，因此往往被视为无稽之谈——也许比美人鱼的传说更可信，但也只是勉强可信一点。在儒勒·凡尔纳（Jules Verne）的小说《海底两万里》（Twenty Thousand Leagues Under the Sea）里，当皮埃尔·阿罗纳克斯（Pierre Aronnax）教授在孟加拉湾的一片乳白色海面上航行时，冷静地告诉仆人龚塞伊：“让你惊讶不已的白色是由水中无数细小发光的纤毛虫引发的。这些小虫胶质无色，像头发丝一般细，长不超过五分之一毫米。”
从某个角度来说，凡尔纳的方向是正确的。但是一个多世纪后，科学家才证明了这一点。1985年7月，一艘美国海军的考察船在阿拉伯半岛附近遭遇了乳海。幸运的是，这次航行的目的之一就是研究海洋发光生物，因此科学家配备了全套设备来研究这次突发事件，还收集了可以供进一步分析的海水样本。除了在各种发光现象中常见的鞭毛藻、桡足类等浮游生物外，样本中还含有发光细菌。研究人员推测，乳海是藻类在水面聚集形成藻华后，藻类死亡引发的。当死亡的藻类细胞破裂时，发光细菌会充分利用它们释放的脂质，疯狂繁殖，甚至达到能在大片海水中持续发光的规模。
生活在深海的生物会发出各种各样的荧光，用来吸引配偶、引诱猎物或是迷惑捕食者。图中分别为全身遍布发光器的萤乌贼，当位于捕食者上方时，萤乌贼的光可以让它隐藏在斑驳的波光中（上）和一条蝰鱼（下）。
现在，我们知道乳海是一种生物学成因的科学现象。但如果了解它们发生的地点、时间和确切机制，研究人员还需要更多的数据——塞姆斯那样的偶然发现还远远不够。
从太空看到乳海
对美国海军来说，海洋生物发出的光会带来一些真实的威胁，因为明亮的海水会勾勒出潜艇的轮廓。在21世纪初，美国加利福尼亚州蒙特雷海军研究实验室的大气科学家史蒂文·米勒（Steven Miller）突然想到，卫星或许能够探测到海洋生物的发光现象。当时只有美国空军卫星搭载的运行线路扫描（Operational Line Scan，OLS）系统能够在夜间观测可见光。
米勒心血来潮地在互联网上搜索了有关大范围生物发光的讨论。他在《科学前沿》（Science Frontiers）网站上找到了关于乳海的描述，这个网站由美国物理学家威廉·R.科林森（William R. Corliss）运营，用来征集“不寻常或无法解释”的事件。
米勒被迅速激起了好奇心，他开始收集目击者的证词。其中有一份相对较近的报告来自英国商船“利马”号（SS Lima）。1995年1月25日，“利马”号沿着非洲之角穿越了乳海。“生物发出的光在地平线上绵延，似乎覆盖了整个海域，”利马号的航行日志中写道，“船像是航行在雪地上，或是飘浮在云层间。”
米勒试图在OLS图像中找到“利马”号那天的位置。起初，他什么都没看到。但放大图像后，他发现了一个隐约的逗号形状的斑点。“看起来像是屏幕脏了，但在我移动图片时，（斑点）却在和图片一起移动，”他回忆道。米勒随即检查了“利马”号遭遇乳海前后几天的OLS图像，也发现了同样的斑点，并且斑点与洋流一起逆时针旋转。“好吧，”米勒想，“我们真的能从太空看到生物发光。”
斧鱼腹部珍珠状的结构是它们的发光器，这里发生的化学反应或共生的发光细菌可以发出荧光
1995年的OLS图像更像是碰对了运气，因此米勒希望借助昼夜波段传感器（DNB，一种新的、更灵敏的微光传感器）更系统地调查乳海现象。DNB传感器的灵敏度是OLS的100多倍，它可以轻易捕捉到乳海的微光。
分析了2012年至2021年所有无月之夜的DNB数据后，米勒最终锁定了十几个可能的乳海事件。它们只会出现在夜晚，会随着洋流移动，因此不是云层或者大气辉光。
防盗报警器
长久以来，科学家提出过各种各样关于乳海成因的假说。一些研究者提出，乳海来自于细菌的“群体感应”现象：细菌通过化学信号进行交流，一旦它们的密度足够高，就可以产生感知信号，并持续发光。
一种龙鱼
米勒曾认为，乳海现象最常在冬季和夏末出现。但10年来的DNB数据又带来了新的发现。大规模乳海现象似乎最容易在印度洋西北部出现，在冬季和夏季季风的作用下，深海寒冷、富含营养的海水上涌到表层，从而引发浮游植物大量繁殖。
但为什么会出现这种现象？一些海洋生物可以借助发光吸引食物或配偶。也有一些海洋生物将发光作为一种警报，当受到攻击时发出闪光，来吸引捕食者的天敌，用于自保。但细菌群体感应引起的发光可能基于另一种作用：当开阔水域的食物不足维持整个菌群的生存时，它们可能会通过发光引诱附近的鱼前来，从而在鱼类消化道中继续生活。
米勒和哈多克希望DNB传感器能够更及时地探测、甚至预测乳海现象，这将使研究人员能够迅速前往海洋并收集样本，从而检验假设。在此之前，乳海将依然维持着它的神秘面纱。
处处发光
乳海的秘密仍然存在，其中部分原因在于，生物发光本身的性质、功能和范围都存在很多悬而未决的问题。由于大多数发光生物生活在海洋中，其中的大部分又生活在深海，要想直接观察生物发光现象，不仅需要投入大量的人力物力，还需要冒相当大的风险。
几十年前，海洋生物学家伊迪丝·威德（Edith Widder）和许多会潜入深海的研究者就知道，生物发光是深海生物常见的能力。人类从生物发光物种中获益良多。医学和生物学研究人员经常使用的绿色荧光蛋白，就是生物学家在20世纪60年代从发光水母中分离出来的。威德正使用生物发光细菌来识别美国佛罗里达州印第安河泻湖的主要污染区。
鮟鱇鱼在约4千米深的水下潜伏等待，它的头上有一个透明的拟饵，寄生在拟饵内的细菌 会发光来吸引猎物。但目前仍不清楚，鮟鱇鱼是如何控制拟饵的发光时机的。
尽管应用范围正在扩大，但海洋生物自身的生物发光能力却正在受到威胁。从海底开采贵重金属的热潮不仅改变了海底的地貌，还会对整个深海产生巨大影响。深海的水通常非常清澈，发光生物可以在上百米之外相互交流。但采矿机械会扬起海底的沉积物，并将大量泥浆和淤泥倒回大海，使原本透明的水变得浑浊。这不可避免地干扰了发光生物之间的交流，干扰了它们寻找食物和配偶的能力。
发光的大海使一代又一代的水手胆战心惊，却没有伤害任何人，也没有在陆地上留下任何痕迹。然而，人类攫取海底资源的野心，却可能会使海洋之光永久地黯淡下去。
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