Великие писатели создавали поэзию, наблюдая за красотой «молочных морей».
Есть наука, лежащая в основе свечения.
Спокойной и безоблачной ночью вдали от моря, глядя в небо, вы ожидаете увидеть сияющие звёзды, уравновешивающие непроницаемую черноту глубокого океана.
Но однажды ночью 167 лет назад в водах у побережья Явы в Индонезии всё случилось далеко не так. Согласно отчету капитана W.E. Kingman - наиболее известного своим описанием рифа Кингмана, удалённого участка суши в Тихом океане - казалось, будто небо и море поменялись местами.
«На небе почти не было облаков, и оно… казалось таким чёрным, как будто бушевала буря», - отметил капитан в своем бортовом журнале. «В целом океан был похож на равнину, покрытую снегом». К его явному ужасу, море казалось сияющим: «Сцена была величественной: море превратилось в фосфор, небеса были покрыты чернотой, а звёзды погасли; казалось, это указывало на то, что вся природа готовилась к тому последнему великому пожару, который, как нас увещевали, должен был произойти с целью уничтожения этого материального мира».
Хотя Кингман и его команда действительно пережили этот «великий пожар», рассказы о сияющих морях ставились в один ряд с
русалками и
драконами в знаниях о морях на протяжении веков. Хотя эти фантастические существа появляются во многих разных обличьях, вид сияющих морей удивительно постоянен.
Первые упоминания в романе «Двадцать тысяч лье под водой»
Жюль Верн рассказывает об этих водах в своём классическом научно-фантастическом приключенческом романе «Двадцать тысяч лье под водой». Главный герой романа Пьер Ароннакс описывает это потустороннее явление, когда вымышленная подводная лодка «Наутилус» плывёт в Бенгальский залив вечером 27 января 1868 года: «Насколько хватало глаз, океан казался лаковым. Было ли это следствием лунных лучей? Нет, потому что новой луне едва исполнилось два дня, и она всё ещё терялась за горизонтом в лучах солнца. Всё небо, хотя и освещённое звёздным излучением, казалось чёрным как смоль по сравнению с белизной этих вод ... Несколько часов «Наутилус» рассекал эти белесые волны, и я наблюдал, как он бесшумно скользит по мыльной воде».
Верн был прилежным исследователем и, без сомнения, читал исторические отчеты о светящихся морях - например, в дневнике HMS Beagle Чарльза Дарвина, где он отметил столкновение с биолюминесценцией океана в 1832 году: «Море из-за своей чрезвычайной яркости имело восхитительный и самый прекрасный вид; каждая часть воды… светилась бледным светом».
Личный опыт моряка судна Moby-Dick
По другую сторону Атлантики Герман Мелвилл внёс свой вклад в канон молочного моря в своём великом американском романе «Моби-Дик». Заядлый читатель китобойной литературы, Мелвилл также опирался на личный опыт работы моряком на китобойных судах компании Moby-Dick. В одной из сцен Мелвилл описывает охваченного страхом моряка: «его корабль [плывет] по полуночному морю молочной белизны, как если бы с окружающих мысов косяки белых медведей плыли вокруг него ... окутанный призраком белоснежных вод он как настоящий призрак».
Пройдёт более века, пока современные сведения не подтвердят такие рассказы о молочных водах. Но в последнее десятилетие или около того, с помощью исторических данных, учёные обнаружили, что эти молочные моря, хотя и довольно редкие, действительно существуют. Проблема в том, как их найти.
Охота за млечным морем
Можно подумать, что легко найти светящиеся воды размером с небольшую страну, но океан - огромное место, и если у вас нет хорошей точки обзора - скажем, на несколько тысяч миль над уровнем моря - молочные моря могут быть неуловимыми.
Итак, как их найти? Одна подсказка была обнаружена с помощью сложных спутниковых снимков.
Стивен Д. Миллер, ныне научный сотрудник Университета штата Колорадо, был старшим метеорологом в Лаборатории военно-морских исследований США, когда наткнулся на отчёт о молочных морях в северо-западной части Индийского океана - почти 127 лет с того дня, когда вымышленный Наутилус проплыл сквозь молочную воду.
25 января 1995 года британское торговое судно SS Lima проходило в 150 морских милях к востоку от побережья Сомали и оказалось окружённым светом:
«В 18:00 [GMT] (21:00 по местному времени) ясной безлунной ночью… на горизонте наблюдалось беловатое свечение, и уже через 15 минут корабль был полностью окружен морем молочно-белого цвета с довольно равномерным свечением. Биолюминесценция, казалось, покрыла всю акваторию моря, от горизонта до горизонта ... и казалось, будто корабль плывёт по снежному полю или плывёт по облакам».
Соединив морские знания с передовыми научными достижениями, команда Миллера нашла первое молочное море, хотя и спустя годы. Теперь задача заключалась в том, чтобы обнаружить их развитие, чтобы изучать их в режиме реального времени.
Собрав более 200 отчётов о молочных морях, они обнаружили, что эти массивные светящиеся пятна, которые часто сохранялись в течение нескольких дней, были наиболее распространены в северо-западной части Индийского океана и индонезийских водах и чаще всего возникали в период с января по март.
Приблизительно зная, когда и где наиболее вероятно появление молочных морей, команда искала их с помощью спутников, оснащённых прибором под названием Day / Night Band - космическим формирователем изображений нового поколения для слабого освещения, способного воспринимать свет примерно в 10 000 раз слабее отраженного лунного света.
Момент истины наступил для Миллера, когда он просматривал эти новые изображения. «Я искал облака, маскирующиеся под молочное море, когда наткнулся на поразительное событие к югу от острова Ява», - говорит он.
Выполняя поиск дополнительных изображений с 2012 по 2021 год, команда обнаружила 12 событий, которые соответствовали их строгим критериям для молочного моря - по словам Миллера, многие события могут напоминать молочное море из космоса, - которые происходили примерно один раз каждые восемь месяцев. Самое маленькое из них было в сто раз больше Манхэттена.
Но что заставило море светиться?
Живой источник света
В «Двадцати тысячах лье под водой» Верн приписывает светящиеся моря «инфузории» - или, как описывает рассказчик, «что-то вроде светящегося маленького червяка, студенистого и бесцветного ... эти насекомые прикрепляются друг к другу, иногда образуя несколько небольших лиг».
Предположение Верна оказалось верным (и, что неудивительно, точнее, чем «стаи белых медведей» Мелвилла, окружающие корабль, хотя этот образ можем списать на художественный оборот речи).
Другие подсказки последовали за исследовательским судном, которое в 1985 году проплыло через молочные воды Аравийского моря. Были собраны пробы воды. Эти образцы указали на присутствие штамма светящихся бактерий, которые колонизировали водоросли на поверхности воды. Но эти образцы не объясняли некоторые вещи, например, как одно молочное море может простираться на тысячи квадратных миль.
Учёные теперь считают, что молочные моря вызваны «криками» триллионов и триллионов бактерий, называемых Vibrio harveyi. В океанах многие виды «кричат» светом, а не звуком.
Фото: biodesign.eca.ed.ac.uk
Страх - это наиболее распространённый триггер «крика» - быстрая яркая вспышка, чтобы отпугнуть атакующего, так же, как мы можем кричать, когда напуганы или нам что-то угрожает. Но иногда живые существа издают звуки для привлечения внимания. Бактерии Vibrio harveyi «кричат», чтобы их съели. Они могут жить, плывя по течению в морской воде, но также чувствуют себя как дома внутри рыбы. Обычно эти бактерии загораются только тогда, когда живут на скоплениях умирающих и разлагающихся водорослей - биологическом мусоре, который учёные неофициально называют «морским снегом», - и только тогда, когда они собираются в больших количествах. Когда они собираются вместе достаточно плотно на этих глыбах, они начинают светиться в своего рода коллективном усилии.
Фактически, именно поэтому мёртвая рыба иногда светится, поскольку бактерии освещают своих некогда живых хозяев. Когда одна-единственная бактерия плавает в одиночестве в океане, её свечение будет пустой тратой энергии. Её свет будет настолько незначительным, что будет практически невидимым. Но вместо этого представьте, что это не одна бактерия, а миллион, скопившихся вместе. Подобно зрителям, которые в унисон размахивают тысячами светящихся палочек, внезапно целое поле вспыхивает бесчисленными светящимися жезлами.
У бактерий есть способ синхронизировать своё освещение с помощью процесса, называемого распознаванием кворума. Каждая бактерия излучает небольшое количество химического сигнала в окружающую воду. Пока сигнал слабый, бактерия будет считать, что она одна. Но по мере того, как популяция бактерий увеличивается, сигнал становится сильнее, пока в конечном итоге не станет настолько сильным, что все окружающие бактерии его почувствуют. Бит стихает, концерт начинается, и светящиеся бактерии озаряют ночной океан.
Почему Vibrio harveyi светятся в таком большом количестве, до сих пор остается загадкой, но у члена команды Стива Хэддока, морского биолога из Исследовательского института аквариума Монтерей-Бей, есть кое-какие идеи. Хэддок думает, что их крики могут быть чем-то вроде случайного перекрёстного соединения. Обычно всё это происходит на «морском снегу», но если популяция Vibreo harveyi станет слишком плотной, это может вызвать цепную реакцию на поверхности, а не на биологическом мусоре. По сути, бактериальные популяции становятся настолько плотными на поверхности, что каждая бактерия думает, что она часть колонии, готовой к употреблению в пищу.
Молочные моря чаще всего встречаются в тёплых, залитых солнцем районах и, в отличие от многих тропических вод, которые сравнительно прозрачны и обеднены, полны питательных веществ. В этих местах из бездны на поверхность поднимается вода. Эта вода из глубин приносит необходимые питательные вещества и создаёт идеальное сочетание света и удобрений для массового цветения водорослей.
Водоросли - важный компонент морского биологического мусора, и Vibrio послушно колонизирует водоросли на поверхности, ожидая, пока они утонут. Но водоросли и бактерии растут так быстро, думает Хэддок, что они достигают плотности, которая вызывает свечение, прежде чем они начинают тонуть. Если рыба не проглотит их, этот свет может сигнализировать о гибели этих бактерий.
След кораблей, разделяющих молочные моря, часто бывает чёрным, что позволяет предположить, что всё это свечение занимает лишь тонкий слой прямо на поверхности воды. Но если это так, может ли существовать светящийся покров из «морского снега», медленно опускающийся на глубину?
Хэддок не уверен - он подозревает, что бактерии могут умереть, прежде чем погрузятся слишком глубоко, - но пока учёные не найдут и не отправятся в молочное море, никто не может быть уверен. Вот почему учёным нужно находить молочные моря по мере их формирования.
Хэддок сожалеет, что никогда не видел ни одного лично, хотя у него был шанс, когда его команда заметила такое море через спутник у берегов Сомали и наблюдала за ним в течение недели.
Учёные приближаются к расположению молочных морей, хотя эти моря по-прежнему являются одними из самых редких крупномасштабных чудес природы на Земле.
И уникальное среди светящихся явлений от радуг до полярных сияний, их живое происхождение делает их ещё более загадочными. Тот факт, что само их существование наполняет великие произведения искусства, без сомнения, добавляет им привлекательности и подчёркивает незримый диалог между наукой и культурой, неотъемлемый от эволюции столь многих монументальных открытий.
«Историческая морская и фольклорная связь молочных морей - действительно привлекательный аспект исследования», - говорит Миллер. «Как и капитан Ахав из«Моби-Дика», погоня за этими биолюминесцентными молочными морями была моим личным китом на протяжении многих лет».
Несомненно, миллионы туристов присоединились бы к Миллеру и Хэддоку, чтобы лично увидеть молочное море, если бы знали, куда и когда отправиться. По мере приближения января команда ждёт, готовая получить возможность воочию увидеть светящийся жизнью океан.
«К полуночи море внезапно приобрело свой обычный цвет; но позади нас, даже до границ горизонта, небо отражало выбеленные волны и долгое время казалось пропитанным смутными отблесками северного сияния». - Двадцать тысяч лье под водой