乳海就像是一片真實存在的 " 幽靈 " 海域：當(dāng)船員意識到時，船只往往已經(jīng)航行在了一片散發(fā)著穩(wěn)定白光的大海上，并且這種白光能夠綿延數(shù)千米。科學(xué)家懷疑，乳海中的白光來自高密度的發(fā)光細(xì)菌，他們甚至嘗試用衛(wèi)星圖像尋找乳海出現(xiàn)的規(guī)律。然而就像我們對生物發(fā)光所知甚少一樣，乳海的真正成因也充滿了未知的迷霧。

撰文｜米歇爾 · 奈慧斯（Michelle Nijhuis）

翻譯｜姚建云

1864 年 1 月 30 日，" 阿拉巴馬 " 號（CSS Alabama）的船長突然發(fā)現(xiàn)，自己正駛向一片 " 不可思議的海域 "。在美國內(nèi)戰(zhàn)期間，這艘南方邦聯(lián)的戰(zhàn)艦曾穿行各個大洋，沿途襲擊北方聯(lián)邦的商船。面對商船時，他們是無情的強(qiáng)盜，但是在那個一月份的晚上，船長拉斐爾 · 塞姆斯（Raphael Semmes）還是被眼前的這片海嚇到了。" 晚上 8 點左右，沒有月亮，但天空晴朗，群星閃耀。我們航行的那片深藍(lán)色的海水，突然變成了一片令人驚懼的雪白。" 塞姆斯在回憶錄中寫道。

起初，他以為那一整片白茫茫的亮光是一座被水淹沒的山脊。但是船員們把一根粗重的繩索沿船舷放下去，沉了近 200 米也沒有碰到海底。" 在地平線上，有一種柔和的眩光，或者說是光暈，好像遠(yuǎn)處有燈光照亮了那片海。但抬頭看去，頭頂?shù)奶炜諈s只有一片死寂的漆黑，" 塞姆斯寫道。阿拉巴馬 " 號在這片怪異的海面上航行了幾個小時，直到像突然駛?cè)霑r一樣，又突然地離開了這片水域。

我們現(xiàn)在知道，塞姆斯遭遇了一種被稱為乳海（milky sea）的現(xiàn)象。盡管只是無意之舉，但塞姆斯的描述已然成為了乳海最早的可靠記錄之一，具有重要的科學(xué)價值。

沉默的恐怖

公元前 3 世紀(jì)，亞里士多德就注意到，如果他用棍子擊打海面，海水有時會發(fā)出明亮的藍(lán)色閃光。經(jīng)過幾個世紀(jì)的猜測，到了 19 世紀(jì)末，科學(xué)家終于證實生物發(fā)光是動物細(xì)胞和植物細(xì)胞中的酶和底物之間發(fā)生了氧化反應(yīng)。但最根本的問題仍然沒能解決 : 人們不知道是什么促使了不同的生物體發(fā)光，也不清楚發(fā)光對生物有什么用處。

2019 年夏天，衛(wèi)星上搭載的靈敏傳感器捕捉到了一片持續(xù) 45 天的乳海，這場乳海發(fā)生在爪哇島以南，橫跨近 10 萬平方千米的海域。

大多數(shù)關(guān)于生物發(fā)光的記錄，無論是在陸地還是在海上，都描述了藍(lán)綠色的閃光，其中一些是受到擾動后出現(xiàn)的，就像亞里士多德用棍子敲擊海面。但塞姆斯船長的報告中提出了一個非常不同的現(xiàn)象：海水中充滿了穩(wěn)定的白光，并且這種白光常常延伸數(shù)千米。

乳海極其罕見，又極其詭異，因此往往被視為無稽之談——也許比美人魚的傳說更可信，但也只是勉強(qiáng)可信一點。在儒勒 · 凡爾納（Jules Verne）的小說《海底兩萬里》（Twenty ThousandLeagues Under the Sea）里，當(dāng)皮埃爾 · 阿羅納克斯（Pierre Aronnax）教授在孟加拉灣的一片乳白色海面上航行時，冷靜地告訴仆人龔塞伊：" 讓你驚訝不已的白色是由水中無數(shù)細(xì)小發(fā)光的纖毛蟲引發(fā)的。這些小蟲膠質(zhì)無色，像頭發(fā)絲一般細(xì)，長不超過五分之一毫米。"

從某個角度來說，凡爾納的方向是正確的。但是一個多世紀(jì)后，科學(xué)家才證明了這一點。1985 年 7 月，一艘美國海軍的考察船在阿拉伯半島附近遭遇了乳海。幸運的是，這次航行的目的之一就是研究海洋發(fā)光生物，因此科學(xué)家配備了全套設(shè)備來研究這次突發(fā)事件，還收集了可以供進(jìn)一步分析的海水樣本。除了在各種發(fā)光現(xiàn)象中常見的鞭毛藻、橈足類等浮游生物外，樣本中還含有發(fā)光細(xì)菌。研究人員推測，乳海是藻類在水面聚集形成藻華后，藻類死亡引發(fā)的。當(dāng)死亡的藻類細(xì)胞破裂時，發(fā)光細(xì)菌會充分利用它們釋放的脂質(zhì)，瘋狂繁殖，甚至達(dá)到能在大片海水中持續(xù)發(fā)光的規(guī)模。

生活在深海的生物會發(fā)出各種各樣的熒光，用來吸引配偶、引誘獵物或是迷惑捕食者。圖中分別為全身遍布發(fā)光器的螢烏賊，當(dāng)位于捕食者上方時，螢烏賊的光可以讓它隱藏在斑駁的波光中（上）和一條蝰魚（下）。

現(xiàn)在，我們知道乳海是一種生物學(xué)成因的科學(xué)現(xiàn)象。但如果了解它們發(fā)生的地點、時間和確切機(jī)制，研究人員還需要更多的數(shù)據(jù)——塞姆斯那樣的偶然發(fā)現(xiàn)還遠(yuǎn)遠(yuǎn)不夠。

從太空看到乳海

對美國海軍來說，海洋生物發(fā)出的光會帶來一些真實的威脅，因為明亮的海水會勾勒出潛艇的輪廓。在 21 世紀(jì)初，美國加利福尼亞州蒙特雷海軍研究實驗室的大氣科學(xué)家史蒂文 · 米勒（Steven Miller）突然想到，衛(wèi)星或許能夠探測到海洋生物的發(fā)光現(xiàn)象。當(dāng)時只有美國空軍衛(wèi)星搭載的運行線路掃描（Operational LineScan，OLS）系統(tǒng)能夠在夜間觀測可見光。

米勒心血來潮地在互聯(lián)網(wǎng)上搜索了有關(guān)大范圍生物發(fā)光的討論。他在《科學(xué)前沿》（Science Frontiers）網(wǎng)站上找到了關(guān)于乳海的描述，這個網(wǎng)站由美國物理學(xué)家威廉 · R. 科林森（William R. Corliss）運營，用來征集 " 不尋常或無法解釋 " 的事件。

米勒被迅速激起了好奇心，他開始收集目擊者的證詞。其中有一份相對較近的報告來自英國商船 " 利馬 " 號（SS Lima）。1995 年 1 月 25 日，" 利馬 " 號沿著非洲之角穿越了乳海。" 生物發(fā)出的光在地平線上綿延，似乎覆蓋了整個海域，" 利馬號的航行日志中寫道，"船像是航行在雪地上，或是飄浮在云層間。"

米勒試圖在 OLS 圖像中找到 " 利馬 " 號那天的位置。起初，他什么都沒看到。但放大圖像后，他發(fā)現(xiàn)了一個隱約的逗號形狀的斑點。"看起來像是屏幕臟了，但在我移動圖片時，（斑點）卻在和圖片一起移動，" 他回憶道。米勒隨即檢查了 " 利馬 " 號遭遇乳海前后幾天的 OLS 圖像，也發(fā)現(xiàn)了同樣的斑點，并且斑點與洋流一起逆時針旋轉(zhuǎn)。" 好吧，" 米勒想，" 我們真的能從太空看到生物發(fā)光。"

斧魚腹部珍珠狀的結(jié)構(gòu)是它們的發(fā)光器，這里發(fā)生的化學(xué)反應(yīng)或共生的發(fā)光細(xì)菌可以發(fā)出熒光

1995 年的 OLS 圖像更像是碰對了運氣，因此米勒希望借助晝夜波段傳感器（DNB，一種新的、更靈敏的微光傳感器）更系統(tǒng)地調(diào)查乳海現(xiàn)象。DNB 傳感器的靈敏度是 OLS 的 100 多倍，它可以輕易捕捉到乳海的微光。

分析了 2012 年至 2021 年所有無月之夜的 DNB 數(shù)據(jù)后，米勒最終鎖定了十幾個可能的乳海事件。它們只會出現(xiàn)在夜晚，會隨著洋流移動，因此不是云層或者大氣輝光。

防盜報警器

長久以來，科學(xué)家提出過各種各樣關(guān)于乳海成因的假說。一些研究者提出，乳海來自于細(xì)菌的 " 群體感應(yīng) " 現(xiàn)象：細(xì)菌通過化學(xué)信號進(jìn)行交流，一旦它們的密度足夠高，就可以產(chǎn)生感知信號，并持續(xù)發(fā)光。

一種龍魚

米勒曾認(rèn)為，乳海現(xiàn)象最常在冬季和夏末出現(xiàn)。但 10 年來的 DNB 數(shù)據(jù)又帶來了新的發(fā)現(xiàn)。大規(guī)模乳海現(xiàn)象似乎最容易在印度洋西北部出現(xiàn)，在冬季和夏季季風(fēng)的作用下，深海寒冷、富含營養(yǎng)的海水上涌到表層，從而引發(fā)浮游植物大量繁殖。

但為什么會出現(xiàn)這種現(xiàn)象？一些海洋生物可以借助發(fā)光吸引食物或配偶。也有一些海洋生物將發(fā)光作為一種警報，當(dāng)受到攻擊時發(fā)出閃光，來吸引捕食者的天敵，用于自保。但細(xì)菌群體感應(yīng)引起的發(fā)光可能基于另一種作用：當(dāng)開闊水域的食物不足維持整個菌群的生存時，它們可能會通過發(fā)光引誘附近的魚前來，從而在魚類消化道中繼續(xù)生活。

米勒和哈多克希望 DNB 傳感器能夠更及時地探測、甚至預(yù)測乳海現(xiàn)象，這將使研究人員能夠迅速前往海洋并收集樣本，從而檢驗假設(shè)。在此之前，乳海將依然維持著它的神秘面紗。

處處發(fā)光

乳海的秘密仍然存在，其中部分原因在于，生物發(fā)光本身的性質(zhì)、功能和范圍都存在很多懸而未決的問題。由于大多數(shù)發(fā)光生物生活在海洋中，其中的大部分又生活在深海，要想直接觀察生物發(fā)光現(xiàn)象，不僅需要投入大量的人力物力，還需要冒相當(dāng)大的風(fēng)險。

幾十年前，海洋生物學(xué)家伊迪絲 · 威德（Edith Widder）和許多會潛入深海的研究者就知道，生物發(fā)光是深海生物常見的能力。人類從生物發(fā)光物種中獲益良多。醫(yī)學(xué)和生物學(xué)研究人員經(jīng)常使用的綠色熒光蛋白，就是生物學(xué)家在 20 世紀(jì) 60 年代從發(fā)光水母中分離出來的。威德正使用生物發(fā)光細(xì)菌來識別美國佛羅里達(dá)州印第安河瀉湖的主要污染區(qū)。

鮟鱇魚在約 4 千米深的水下潛伏等待，它的頭上有一個透明的擬餌，寄生在擬餌內(nèi)的細(xì)菌會發(fā)光來吸引獵物。但目前仍不清楚，鮟鱇魚是如何控制擬餌的發(fā)光時機(jī)的。

盡管應(yīng)用范圍正在擴(kuò)大，但海洋生物自身的生物發(fā)光能力卻正在受到威脅。從海底開采貴重金屬的熱潮不僅改變了海底的地貌，還會對整個深海產(chǎn)生巨大影響。深海的水通常非常清澈，發(fā)光生物可以在上百米之外相互交流。但采礦機(jī)械會揚起海底的沉積物，并將大量泥漿和淤泥倒回大海，使原本透明的水變得渾濁。這不可避免地干擾了發(fā)光生物之間的交流，干擾了它們尋找食物和配偶的能力。

發(fā)光的大海使一代又一代的水手膽戰(zhàn)心驚，卻沒有傷害任何人，也沒有在陸地上留下任何痕跡。然而，人類攫取海底資源的野心，卻可能會使海洋之光永久地黯淡下去。