(This post is also available in English)

Giống như một thuyền trưởng theo dõi một con cá voi trắng, Steve Miller đã theo đuổi "biển ngân hà" trong nhiều thập kỷ. Ông đã tìm kiếm các ví dụ về một dạng phát quang sinh học hiếm gặp ở biển, và sự xuất hiện của các thiết bị vệ tinh cảm biến ánh sáng ban đêm mới đã cho phép ông phát hiện một số sự kiện hiếm gặp này. Nó cũng giúp các nhà khoa học có cơ hội tốt hơn để lấy mẫu các sự kiện trong tương lai.

Biển ngân hà là một dạng phát quang sinh học hiếm gặp mà các nhà hàng hải đã mô tả là trông giống như một cánh đồng tuyết trải khắp đại dương. Ánh sáng trắng ổn định có thể trải dài trong khoảng cách rộng lớn và nó không bị ảnh hưởng bởi sự đánh thức của tàu. Các thủy thủ đã thường xuyên gặp hiện tượng này kể từ ít nhất là những năm 1600, và Jules Verne đã đề cập đến nó trong Twenty Thousand Leagues Under the Sea.

Miller lưu ý: “Một điều thú vị về biển ngân hà là chúng rất khó nắm bắt, thường ở ngoài biển khơi và cách xa các tuyến đường vận chuyển chính. "Kết quả là, chúng hầu như vẫn là một phần của văn hóa dân gian hàng hải."

Mặc dù mới chỉ có một lần lấy mẫu trực tiếp về hiện tượng này, nhưng các nhà khoa học tin rằng nó xảy ra khi các quần thể vi khuẩn phát sáng (tạo ra ánh sáng) như Vibrio harveyi bùng nổ liên quan đến các đàn tảo và thực vật phù du nhất định. Không giống như hiện tượng phát quang sinh học điển hình - nơi thực vật phù du phát ra ánh sáng khi chúng bị kích thích, nhấp nháy nhanh như đom đóm - vi khuẩn trong biển ngân hà có thể duy trì ánh sáng trong vài ngày đến vài tuần. Tuy nhiên, rất ít người biết về các điều kiện mà chúng phát triển mạnh.

Vào đầu những năm 2000, khi làm việc cho Phòng thí nghiệm Nghiên cứu Hải quân Hoa Kỳ, Miller và các đồng nghiệp đã bắt đầu thảo luận về các tín hiệu ánh sáng độc đáo mà họ có thể phát hiện bằng Bộ bức xạ hình ảnh hồng ngoại có thể nhìn thấy (VIIRS) đang được phát triển cho thế hệ tiếp theo của NOAA và các vệ tinh của NASA. Đặc biệt, họ đang suy nghĩ về việc liệu VIIRS có thể phát hiện ra bất kỳ hiện tượng nào chưa thể phát hiện trước đây từ không gian, chẳng hạn như phát quang sinh học trong đại dương.

Miller sau đó tình cờ nhận được báo cáo của thuyền trưởng về một trường hợp kỳ lạ về vùng biển phát sáng ngoài khơi Somalia vào năm 1995. Câu chuyện về tàu S.S. Lima đã khiến Miller phải xem xét dữ liệu vào ban đêm từ Hệ thống quét dòng hoạt động của Chương trình vệ tinh khí tượng quốc phòng Hoa Kỳ. Tín hiệu yếu và dữ liệu rất nhiễu, nhưng ông nhận thấy rằng những gì thuyền trưởng Lima báo cáo từ mặt biển thực sự có thể nhìn thấy từ không gian. Miller và các đồng nghiệp đã công bố những phát hiện đó vào năm 2005 và sau đó kiên nhẫn chờ đợi sự ra mắt của vệ tinh Suomi NPP vào năm 2011, vệ tinh đầu tiên mang thiết bị VIIRS mới.

VIIRS được phát triển với “dải ngày-đêm” (DNB), một cảm biến đặc biệt được thiết kế để phát hiện ánh sáng trong dải bước sóng từ xanh lục đến hồng ngoại gần. DNB nhạy cảm với mức độ ánh sáng mờ hơn tới 10 triệu lần so với ánh sáng ban ngày, cho phép các nhà khoa học phân biệt các tín hiệu như ánh sáng chói, cực quang, ánh sáng thành phố và ánh trăng phản chiếu. Khi gia nhập Viện Hợp tác Nghiên cứu Khí quyển tại Đại học Bang Colorado vào năm 2007, Miller tiếp tục xây dựng một nhóm để hiệu chỉnh và khám phá các tính năng mới của DNB. Anh tin rằng nó có thể giúp anh tìm thấy những vùng biển ngân hà khó nắm bắt.

1796 - 2021PNG

Trong một lần theo dõi, Miller đã xây dựng một danh sách thành lập về những cảnh biển trắng đục do nhà sinh vật biển Peter Herring biên soạn. Miller đã tổng hợp hơn 200 đề cập về biển phát sáng được tìm thấy trong các tài liệu lịch sử và báo cáo về tàu. Anh ta tìm thấy một báo cáo không chắc chắn từ thuyền trưởng của C.S.S. Alabama vào năm 1864 ngoài khơi bờ biển Somalia có sự tương đồng kỳ lạ với sự kiện Lima năm 1995. Lập bản đồ các báo cáo từ hai thế kỷ qua, Miller và các đồng nghiệp nhận thấy rằng phần lớn đến từ Tây Bắc Ấn Độ Dương và Biển Ả Rập, cũng như các vùng biển gần Indonesia và Lục địa Hàng hải.

Trên một đường đua khác, Miller phải đối mặt với nhiều thách thức trong việc xác định xem liệu VIIRS có thể phát hiện ra tín hiệu mờ nhạt, phù du của biển ngân hà hay không. Dải ngày đêm đủ nhạy để phát hiện nhiều dạng ánh sáng vào ban đêm trên và trên đại dương — bao gồm cả ánh sáng từ tàu thuyền và pháo sáng từ dàn khoan — và thậm chí trên bầu trời — bao gồm cả luồng sáng và sóng trọng lực khí quyển. Mây và tuyết cũng phản chiếu ánh sáng vào ban đêm, làm nhiễu tín hiệu DNB. Sau đó là Mặt trăng: Trong nửa tháng mỗi tháng, ánh trăng là tín hiệu chủ đạo phản xạ khỏi bề mặt đại dương, khiến bạn khó có thể nhìn thấy nhiều thứ khác.

Tất cả những tín hiệu này có xu hướng sáng hơn và phổ biến hơn so với biển ngân hà vì vậy tất cả những tín hiệu đó phải được loại trừ trước khi Miller có thể nói liệu ánh sáng có đến từ chính đại dương hay không. Ông cũng lưu ý rằng phản ứng của DNB đối với phát thải ánh sáng hơi “chuyển sang màu đỏ” so với phát xạ ánh sáng xanh lam / xanh lục giả định của hầu hết các dạng phát quang sinh học biển.

Trong nghiên cứu mới được công bố vào tháng 7 năm 2021, Miller và 8 đồng nghiệp đã chứng minh rằng VIIRS thực sự có thể phát hiện ra sự phát quang ma quái. Xem xét dữ liệu của VIIRS từ năm 2012-2021, họ đã tìm thấy 12 trường hợp biển sữa trên khắp Ấn Độ Dương và xa Tây Thái Bình Dương. Các tín hiệu từ mỗi sự kiện đều không thể nhìn thấy vào ban ngày — và do đó không phải do một số chất phản xạ khác trong đại dương — và tồn tại trong nhiều đêm liên tiếp, trôi theo dòng chảy trên bề mặt.

Sự kiện lớn nhất được hiển thị ở đầu trang này. Thiết bị VIIRS trên vệ tinh Suomi NPP của NOAA-NASA đã thu được hình ảnh của Java và các vùng biển xung quanh vào ngày 4 tháng 8 năm 2019. Ở mức độ lớn nhất, sự kiện biển ngân hà trải dài 100.000 km vuông, tương đương với kích thước của Iceland. Nó bắt đầu vào cuối tháng Bảy và vẫn có thể nhìn thấy vào đầu tháng Chín, kéo dài hai chu kỳ âm lịch. Những hình ảnh dưới đây cho thấy cùng một sự kiện cùng với các phép đo chất diệp lục do vệ tinh Aqua của NASA thực hiện.

4 tháng 8, 2019

Lưu ý rằng nồng độ cao nhất của chất diệp lục (sắc tố màu xanh lá cây, khai thác ánh sáng trong thực vật phù du) nằm gần, nhưng không khớp với các khu vực sáng nhất của biển ngân hà. Miller và các đồng nghiệp cho rằng trong khi loài tảo này khai thác ánh sáng mặt trời và chất dinh dưỡng để làm thức ăn, vi khuẩn phát sáng có thể tiêu thụ tảo chết hoặc bị căng thẳng trên rìa của bông hoa. Chúng cũng có thể sử dụng ánh sáng của mình để thu hút cá, vì vi khuẩn cũng có thể sống trong ruột của cá. Thậm chí có thể có một mối quan hệ cộng sinh giữa vi khuẩn và tảo vẫn chưa được phát hiện.

Cho đến nay, nghiên cứu tại chỗ duy nhất về biển ngân hà xảy ra vào năm 1985 - một cuộc gặp gỡ tình cờ của một tàu nghiên cứu khoa học gần Socotra trên Biển Ả Rập. Miller muốn thay đổi điều đó. Vì các vệ tinh Suomi NPP và NOAA-20 đều được trang bị băng tần ngày đêm VIIRS và thực hiện các quan sát hàng ngày, nên các nhà khoa học có thể phát hiện một sự kiện biển ngân hà từ không gian và sau đó gửi một tàu nghiên cứu ra ngoài để lấy mẫu nước.

Miller nói: “Các báo cáo trong những năm qua ít nhiều đều nhất quán, nhưng vẫn còn rất nhiều điều không chắc chắn về những trường hợp nào âm mưu hình thành, cũng như thành phần chính xác, hệ sinh thái liên quan và cấu trúc,”. “Và chúng phù hợp với thiên nhiên ở điểm nào? Họ có thể cho chúng ta biết gì về cuộc sống dưới đại dương? Vi khuẩn là một dạng sống rất đơn giản và sự phát quang sinh học được cho là một chức năng thiết yếu của một số dạng sống đầu tiên. Biển ngân hà có thể dạy chúng ta điều gì về việc tìm kiếm các dạng sống cơ bản tương tự khác trong vũ trụ? "

“Vẫn còn rất nhiều điều để học hỏi,” anh nói thêm. “Chúng tôi hy vọng rằng ban nhạc ngày-đêm sẽ giúp hướng dẫn chúng tôi đến với kiến ​​thức đó.”

Geolink tổng hợp từ Earthobservatory