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報人劉亞

東A

乳海就像是一片真實存在的“幽靈”海域：

當船員意識到時，船隻往往已經航行在了一片散發著穩定白光的大海上，並且這種白光能夠綿延數千米。

科學家懷疑，乳海中的白光來自高密度的發光細菌，他們甚至嘗試用衛星影象尋找乳海出現的規律。

然而就像我們對生物發光所知甚少一樣，乳海的真正成因也充滿了未知的迷霧。

在這篇節選自《環球科學》9月新刊的文章中，

米歇爾·奈慧斯

將帶著我們

揭開

一

個古老的

謎團：

海洋中恢弘而短暫的“幽靈之光”究竟來自何處。

撰文｜

米歇爾·奈慧斯（Michelle Nijhuis）

翻譯｜

姚建雲

1864年1月30日，“阿拉巴馬”號（CSS Alabama）的船長突然發現，自己正駛向一片“不可思議的海域”。在美國內戰期間，這艘南方邦聯的戰艦曾穿行各個大洋，沿途襲擊北方聯邦的商船。面對商船時，他們是無情的強盜，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，好像遠處有燈光照亮了那片海。但抬頭看去，頭頂的天空卻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，直到像突然駛入時一樣，又突然地離開了這片水域。

我們現在知道，塞姆斯遭遇了一種被稱為乳海（milky sea）的現象

。儘管只是無意之舉，但塞姆斯的描述已然成為了乳海最早的可靠記錄之一，具有重要的科學價值。

沉默的恐怖

公元前3世紀，亞里士多德就注意到，如果他用棍子擊打海面，海水有時會發出明亮的藍色閃光。經過幾個世紀的猜測，

到了19世紀末，科學家終於證實生物發光是動物細胞和植物細胞中的酶和底物之間發生了氧化反應。

但最根本的問題仍然沒能解決： 人們不知道是什麼促使了不同的生物體發光，也不清楚發光對生物有什麼用處。

2019年夏天，衛星上搭載的靈敏感測器捕捉到了一片持續45天的乳海，這場乳海發生在爪哇島以南，橫跨近10萬平方千米的海域。

大多數關於生物發光的記錄，無論是在陸地還是在海上，都描述了藍綠色的閃光，其中一些是受到擾動後出現的，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象：海水中充滿了穩定的白光，並且這種白光常常延伸數千米。

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，但也只是勉強可信一點。

在儒勒·凡爾納（Jules Verne）的小說《海底兩萬裡》（

Twenty Thousand Leagues Under the Sea

）裡，當皮埃爾·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，冷靜地告訴僕人龔塞伊：“讓你驚訝不已的白色是由水中無數細小發光的纖毛蟲引發的。這些小蟲膠質無色，像頭髮絲一般細，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。但是一個多世紀後，科學家才證明了這一點。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光生物，因此科學家配備了全套裝置來研究這次突發事件，還收集了可以供進一步分析的海水樣本。除了在各種發光現象中常見的鞭毛藻、橈足類等浮游生物外，樣本中還含有發光細菌。研究人員推測，乳海是藻類在水面聚集形成藻華後，藻類死亡引發的。當死亡的藻類細胞破裂時，

發光細菌會充分利用它們釋放的脂質，瘋狂繁殖，甚至達到能在大片海水中持續發光的規模

。

生活在深海的生物會發出各種各樣的熒光，用來吸引配偶、引誘獵物或是迷惑捕食者。圖中分別為

全身遍佈發光器的螢烏賊，當位於捕食者上方時，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）。

現在，我們知道乳海是一種生物學成因的科學現象。但如果瞭解它們發生的地點、時間和確切機制，研究人員還需要更多的資料——塞姆斯那樣的偶然發現還遠遠不夠。

從太空看到乳海

對美國海軍來說，海洋生物發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世紀初，美國加利福尼亞州蒙特雷海軍研究實驗室的大氣科學家史蒂文·米勒（Steven Miller）突然想到，衛星或許能夠探測到海洋生物的發光現象。當時只有美國空軍衛星搭載的執行線路掃描（Operational Line Scan，OLS）系統能夠在夜間觀測可見光。

米勒心血來潮地在網際網路上搜索了有關大範圍生物發光的討論。他在《科學前沿》（

Science Frontiers

）網站上找到了關於乳海的描述，這個網站由美國物理學家威廉·R。科林森（William R。 Corliss）運營，用來徵集“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，”利馬號的航行日誌中寫道，“

船像是航行在雪地上，或是飄浮在雲層間

。”

米勒試圖在OLS影象中找到“利馬”號那天的位置。起初，他什麼都沒看到。

但放大影象後，他發現了一個隱約的逗號形狀的斑點。“

看起來像是螢幕髒了，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”號遭遇乳海前後幾天的OLS影象，也發現了同樣的斑點，並且斑點與洋流一起逆時針旋轉。“好吧，”米勒想，“我們真的能從太空看到生物發光。”

斧魚腹部珍珠狀的結構是它們的發光器，這裡發生的化學反應或共生的發光細菌可以發出熒光

1995年的OLS影象更像是碰對了運氣，因此米勒希望藉助晝夜波段感測器（DNB，一種新的、更靈敏的微光感測器）更系統地調查乳海現象。DNB感測器的靈敏度是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資料後，

米勒

最終鎖定了十幾個可能的乳海事件。它們只會出現在夜晚，會隨著洋流移動，因此不是雲層或者大氣輝光。

防盜報警器

長久以來，科學家提出過各種各樣關於乳海成因的假說。一些研究者提出，乳海來自於細菌的“群體感應”現象：細菌透過化學訊號進行交流，一旦它們的密度足夠高，就可以產生感知訊號，並持續發光。

一種龍魚

米勒曾認為，乳海現象最常在冬季和夏末出現。但10年來的DNB資料又帶來了新的發

現。大規模乳海現象似乎最容易在印度洋西北部出現，在冬季和夏季季風的作用下，深海寒冷、富含營養的海水上湧到表層，從而引發浮游植物大量繁殖。

但為什麼會出現這種現象？一些海洋生物可以藉助發光吸引食物或配偶。也有一些海洋生物將發光作為一種警報，當受到攻擊時發出閃光，來吸引捕食者的天敵，用於自保。但細菌群體感應引起的發光可能基於另一種作用：當開闊水域的食物不足維持整個菌群的生存時，它們可能會

透過發光引誘附近的魚前來，從而在魚類消化道中繼續生活

。

米勒和哈多克希望DNB感測器能夠更及時地探測、甚至預測乳海現象，這將使研究人員能夠迅速前往海洋並收集樣本，從而檢驗假設。在此之前，乳海將依然維持著它的神秘面紗。

處處發光

乳海的秘密仍然存在，其中部分原因在於，生物發光本身的性質、功能和範圍

都存在很多懸而未決的問題。

由於大多數發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光現象，不僅需要投入大量的人力物力，還需要冒相當大的風險。

幾十年前，海洋生物學家伊迪絲·威德（Edith Widder）和許多會潛入深海的研究者就知道，生物發光是深海生物常見的能力。

人類從生物發光物種中獲益良多。醫學和生物學研究人員經常使用的綠色熒光蛋白，就是生物學家在20世紀60年代從發光水母中分離出來的。威德正使用生物發光細菌來識別美國佛羅里達州印第安河瀉湖的主要汙染區。

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，寄生在擬餌內的細菌 會發光來吸引獵物。但目前仍不清楚，鮟鱇魚是如何控制擬餌的發光時機的。

儘管應用範圍正在擴大，但海洋生物自身的生物發光能力卻正在受到威脅。

從海底開採貴重金屬的熱潮不僅改變了海底的地貌，還會對整個深海產生巨大影響。深海的水通常非常清澈，發光生物可以在上百米之外相互交流。但採礦機械會揚起海底的沉積物，並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光生物之間的交流，干擾了它們尋找食物和配偶的能力。

發光的大海使一代又一代的水手膽戰心驚，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。

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