Czy można przewidzieć bioluminescencyjne "mleczne morza"?

BURLINGTON, Vermont — Po raz pierwszy badacz odkrył "mleczne morze" nie polegając na zbiegu okoliczności.

Od wieków marynarze byli zdumieni i zafascynowani rzadkim zjawiskiem: woda wokół ich statku świeciła tak daleko, jak okiem sięgnąć. Naukowcy mieli trudności ze studiowaniem takich mlecznych mórz, ponieważ nie mieli sposobu na przewidzenie, kiedy i gdzie takie zjawisko wystąpi.

Ale teraz, korzystając z danych pogodowych i temperatury morza, naukowiec atmosferyczny Justin Hudson z Uniwersytetu Stanu Kolorado w Fort Collins skutecznie przewidział - lub raczej, odtworzył - wystąpienie tego zjawiska.

Oparta na historycznych raportach o mlecznych morzach oraz informacjach o warunkach lokalnych w danym czasie, Hudson opracował algorytm wskazujący, kiedy i gdzie warunki oceaniczne są sprzyjające dla wystąpienia mlecznych mórz. Ten algorytm poprowadził go do zdjęć satelitarnych z 2017 roku z Oceanu Indyjskiego na południe od wyspy Jawa, w Indonezji.

Mleczne morze - wcześniej niezauważone - pojawiło się dokładnie tam, gdzie wskazywał to jego algorytm, jak doniósł Hudson 24 czerwca na spotkaniu American Meteorological Society.

Według Hudsona, gdy ta metoda zostanie jeszcze bardziej rozwinięta, będzie możliwe prognozowanie mlecznego morza, dzięki czemu statek badawczy będzie miał lepszą szansę, by je odwiedzić. Dokładne badanie mlecznych mórz - uważanych za spowodowane rozkwitem alg i bakterii wydzielających światło - mogłoby pomóc wyjaśnić, jak dokładnie one powstają i utrzymują się.

Mleczne morza zostały zgłoszone z przeważnie tropikalnych wód na całym świecie. Na podstawie raportów marynarzy z ostatnich dwóch wieków i zdjęć satelitarnych wykonanych od 2012 roku, Hudson szacuje, że występują one tylko dwa do trzech razy w roku, najczęściej w Morzu Arabskim i na południe od Jawy. Ale jest to tylko szacunek orientacyjny, mówi on. Statki nie zawsze są obecne, a satelity pogodowe mogą widzieć mleczne morza tylko podczas bezksiężycowych nocy.

Do tej pory naukowcy zbadali mleczne morze tylko raz. W 1985 roku amerykański statek badawczy marynarki wojennej przypadkowo natknął się na nie w Morzu Arabskim. Próbki wody pobrane z tego morza zawierały wysokie stężenia włókienka zwanego Phaeocystis oraz bakterii o nazwie Vibrio harveyi. Kiedy hodowane w kolbie laboratoryjnej, te bakterie świecą, gdy ich stężenie wzrasta.

Mleczne morza, według Hudsona, mają swoje źródło w warunkach oceanicznych, które tworzą "naturalną kolbę", obszar wody, gdzie temperatura i dostępność składników odżywczych pozwalają na gwałtowny wzrost alg i bakterii wykorzystujących algi do wzrostu. Może to skutkować gęstościami przekraczającymi 100 milionów mikrobów na mililitr na obszarze czasem przekraczającym 100 000 kilometrów kwadratowych. Normalnie woda morska zawiera około 10 tych bakterii na mililitr.

"Wciąż jest wiele rzeczy, których nie wiemy o [mlecznym morzu] poza tym, że musi być ono spowodowane przez bakterie," mówi Steven Haddock, biolog morski z Monterey Bay Aquarium Research Institute w Moss Landing, Kalifornia, który współpracuje z Hudsonem w badaniach nad mlecznymi morzami. "Jakie są substancje odżywcze, które napędzają wzrost tych ogromnych liczb bakterii, i jakie czynniki środowiskowe zapobiegają ich rozcieńczeniu się w kolumnie wody?"

Aby dowiedzieć się, kiedy mleczne morze byłoby najbardziej prawdopodobne, Hudson zgromadził raporty o mlecznych morzach od 1960 do 2023 roku na południe od Jawy. Pozyskał również jednoczesne dane środowiskowe, takie jak stan El Niño Southern Oscillation, który powoduje ocieplenie wód na Pacyfiku, ale także zwiększa ciśnienie atmosferyczne nad Indonezją, oraz Monsun Australijski, który co każde południowe lato przynosi deszcz w regionie. Po połączeniu tych dwóch zestawów danych, jego algorytm mógł wskazać mu inne możliwe wcześniejsze zdarzenia.

Podejście stosowane do cofnięcia się w czasie w poszukiwaniu mlecznego morza powinno również działać w przypadku prognozowanych warunków oceanicznych, mówi Hudson, chociaż te są bardziej niepewne niż zapisane. "Na podstawie tego, co obecnie mam i wiem, nie czułbym się pewny, aby dokonać prognozy na przyszłość, poza tym że okres między czerwcem a październikiem byłby nieco bardziej [prawdopodobny] lub mniej prawdopodobny do wystąpienia mlecznego morza." Mimo to ma nadzieję rozwijać system w taki sposób, aby móc dokonywać prognoz dla konkretnego miesiąca.

Takie prognozy mogłyby stać się jeszcze lepsze, gdyby więcej było wiadomo o tym, jak bakterie i otaczający plankton oddziałują, mówi Youri Timsit, biolog z Mediterranean Institute of Oceanography w Marsylii we Francji, który nie brał udziału w badaniu. "Wszystkie te organizmy mogłyby się namnażać na bardzo dużą skalę na powierzchni morza w sposób zbiorowego i wzajemnie wspierającego się."

Innym istotnym czynnikiem, mówi Timsit, mogłaby być wpływ pobliskiego lądu, "takiego jak nasilenie powierzchni morskich przez wiatry niesące piasek lub osady. Te zjawiska są powszechne w morzach blisko pustyń, takich jak Morze Arabskie."