A la caza de aguas y mares lechosos

Como un capitán de barco que rastrea una ballena blanca, Steve Miller ha estado persiguiendo "mares lechosos" durante décadas. Ha estado buscando ejemplos de una forma rara de bioluminiscencia marina , y la llegada de nuevos instrumentos satelitales de detección de luz nocturna le ha permitido detectar varios de estos eventos raros. También les ha dado a los científicos una mejor oportunidad de muestrear eventos futuros.

Los mares lechosos son una forma rara de bioluminiscencia que los marineros han descrito como un campo de nieve extendido por el océano. El brillo blanco constante puede extenderse a grandes distancias y no se ve afectado por las estelas de los barcos. Los marineros se han encontrado esporádicamente con este fenómeno desde al menos el siglo XVII, y Julio Verne dejó caer una referencia al mismo en Veinte mil leguas de viaje submarino.

“Lo bueno de los mares lechosos es que son muy esquivos, generalmente en alta mar y lejos de las principales rutas de navegación”, señaló Miller. "Como resultado, han permanecido principalmente como parte del folclore marítimo".

Origen

Aunque ha habido solo una muestra directa del fenómeno, los científicos creen que ocurre cuando las poblaciones de bacterias luminosas (productoras de luz) como Vibrio harveyi explotan en conexión con colonias de ciertas algas y fitoplancton. A diferencia de la bioluminiscencia típica, donde el fitoplancton emite luz cuando es estimulado, parpadeando brevemente como luciérnagas, las bacterias de los mares lechosos pueden permanecer encendidas durante días o semanas. Sin embargo, se sabe muy poco sobre las condiciones en las que prosperan.

A principios de la década de 2000, mientras trabajaba para el Laboratorio de Investigación Naval de EE. UU., Miller y sus colegas comenzaron a discutir las señales de luz únicas que podrían detectar con el Visible Infrared Imaging Radiometer Suite (VIIRS) que se estaba desarrollando para la próxima generación de NOAA y satélites de la NASA. En particular, estaban pensando en si VIIRS sería capaz de detectar fenómenos desde el espacio previamente indetectables, como la bioluminiscencia en el océano.

Miller luego se topó con el informe del capitán de un barco de un extraño caso de mares brillantes frente a Somalia en 1995. Esa historia del SS Lima llevó a Miller a mirar datos nocturnos del Sistema Operativo de Exploración de Líneas del Programa de Satélites Meteorológicos de Defensa de Estados Unidos. La señal era débil y los datos muy ruidosos, pero descubrió que lo que informó el capitán de Lima desde la superficie del mar era realmente visible desde el espacio. Miller y sus colegas publicaron esos hallazgos en 2005 y luego esperaron pacientemente el lanzamiento en 2011 del satélite Suomi NPP , el primero en llevar el nuevo instrumento VIIRS.

Teledetección desde satélite

VIIRS fue desarrollado con una “banda día-noche” (DNB), un sensor especial diseñado para detectar luz en un rango de longitudes de onda desde verde hasta infrarrojo cercano. El DNB es sensible a niveles de luz hasta 10 millones de veces más tenues que la luz del día, lo que permite a los científicos distinguir señales como el resplandor del aire, las auroras, las luces de la ciudad y la luz de la luna reflejada. Cuando se unió al Instituto Cooperativo de Investigación en la Atmósfera de la Universidad Estatal de Colorado en 2007, Miller continuó formando un equipo para calibrar y explorar las nuevas características del DNB. Creía que podría ayudarlo a encontrar los esquivos mares lechosos.

En una pista, Miller se basó en una lista establecida de avistamientos de mar lechoso compilada por el biólogo marino Peter Herring. Miller recopiló más de 200 menciones de mares resplandecientes que se encuentran en documentos históricos e informes de barcos. Encontró un informe poco probable del capitán del CSS Alabama en 1864 frente a la costa de Somalia que tenía una extraña similitud con el evento de Lima de 1995. Al mapear esos informes de los últimos dos siglos, Miller y sus colegas encontraron que la mayoría provenía del noroeste del Océano Índico y del Mar Arábigo, así como de las aguas cercanas a Indonesia y el continente marítimo .

En otro camino, Miller enfrentó muchos desafíos para determinar si VIIRS podía detectar la señal débil y efímera de los mares lechosos. La banda día-noche es lo suficientemente sensible como para detectar muchas formas de luz nocturna sobre y sobre el océano, incluidas las luces de los barcos y las bengalas de gas de las plataformas de perforación, e incluso en el cielo, incluidas las ondas de gravedad atmosférica y el resplandor del aire . Las nubes y la nieve también reflejan la luz por la noche, enturbiando las señales de DNB. Luego está la Luna: durante la mitad de cada mes, la luz de la luna es la señal dominante que se refleja en la superficie del océano, lo que dificulta ver mucho más.

Todas estas señales tienden a ser más brillantes y ubicuas que los mares lechosos, por lo que todas debían descartarse antes de que Miller pudiera decir si la luz provenía del océano mismo. También señaló que la respuesta de DNB a las emisiones de luz está un poco "desplazada hacia el rojo " de las presuntas emisiones de luz azul / verde de la mayoría de las formas de bioluminiscencia marina.

En una nueva investigación publicada en julio de 2021, Miller y ocho colegas demostraron que VIIRS podía detectar la luminiscencia fantasmal. Al revisar los datos de VIIRS de 2012-2021, encontraron 12 casos de mares lechosos en todo el Océano Índico y el Pacífico occidental. Las señales de cada evento eran invisibles durante el día, por lo que no se podían atribuir a ninguna otra sustancia reflectante en el océano, y persistían durante varias noches consecutivas, a la deriva con las corrientes superficiales.

El evento más grande se muestra en la parte superior de esta página. El instrumento VIIRS en el satélite Suomi NPP de la NOAA-NASA adquirió la imagen de Java y los mares circundantes el 4 de agosto de 2019. En su mayor extensión, el evento del mar lechoso se extendió por 100.000 kilómetros cuadrados, aproximadamente del tamaño de Islandia. Comenzó a fines de julio y todavía era visible a principios de septiembre, abarcando dos ciclos lunares. Las imágenes a continuación muestran el mismo evento junto con las mediciones de clorofila realizadas por el satélite Aqua de la NASA.

Tenga en cuenta que las concentraciones más altas de clorofila (el pigmento verde que aprovecha la luz en el fitoplancton) están adyacentes, pero no coinciden, con las áreas más brillantes del mar lechoso. Miller y sus colegas sugieren que mientras las algas aprovechan la luz solar y los nutrientes para producir alimentos, las bacterias luminosas pueden consumir algas muertas o estresadas en los márgenes de la floración. También pueden estar usando su luz para atraer a los peces, ya que las bacterias también pueden vivir dentro de las entrañas de los peces. Incluso puede haber una relación simbiótica entre las bacterias y las algas aún por descubrir.

Hasta la fecha, el único estudio in situ de los mares lechosos ocurrió en 1985, un encuentro casual de un barco de investigación científica cerca de Socotra en el Mar Arábigo. A Miller le gustaría cambiar eso. Dado que los satélites Suomi NPP y NOAA-20 están equipados con bandas VIIRS día-noche y realizan observaciones diarias, es posible que los científicos puedan detectar un evento en el mar lechoso desde el espacio y luego enviar un barco de investigación para tomar muestras de las aguas.

“Los informes a lo largo de los años han sido más o menos consistentes, pero sigue habiendo mucha incertidumbre en términos de qué circunstancias conspiran para formar uno, así como la composición exacta, la ecología relevante y la estructura”, dijo Miller. “¿Y dónde encajan en la naturaleza? ¿Qué nos pueden decir sobre la vida en el océano? Las bacterias son una forma de vida muy simple y se cree que la bioluminiscencia fue una función esencial de algunas de las primeras formas de vida. ¿Qué podrían enseñarnos los mares lechosos sobre la búsqueda de otras formas similares de vida básica en el universo?

“Aún queda mucho por aprender”, agregó. "Esperamos que la banda de día y noche nos ayude a guiarnos hacia ese conocimiento".

Imágenes de NASA Earth Observatory por Joshua Stevens , utilizando datos de banda día-noche VIIRS de la Asociación Nacional de Orbitación Polar Suomi, datos MODIS de Ocean Color Web de la NASA y datos cortesía de Miller, SD, et al. (2021). Historia de Michael Carlowicz.

NASA Earth Observatory