Satelit memungkinkan para ilmuwan untuk menyelam ke dalam Bima Sakti

Selama berabad-abad, para pelaut telah melaporkan melihat hamparan luas lautan bercahaya, membentang seperti bidang salju dari cakrawala ke cakrawala. Fenomena fana, insiden yang mungkin menjadi lebih penting daripada beberapa negara bagian, telah lama lolos dari pengawasan ketat oleh para ilmuwan. Tapi sekarang, dengan sedikit bantuan dari luar angkasa, para peneliti akhirnya bisa menyelam ke lautan susu itu.

Lautan susu dikaitkan dengan bioluminesensi, cahaya yang diciptakan oleh organisme hidup menggunakan pemicu biokimia. Contoh bioluminesensi yang paling terkenal adalah kilatan yang berumur pendek, seperti yang dipancarkan oleh kunang-kunang. Tapi lautan susu berlangsung selama berhari-hari, jika tidak berminggu-minggu, cahaya konstan di lautan gelap hanya terlihat pada malam tanpa bulan. Para ilmuwan menduga bakteri bioluminescent kecil bertanggung jawab untuk itu, tetapi karena penampakan lautan susu begitu cepat, para peneliti hampir tidak memiliki kesempatan untuk memeriksa fenomena tersebut secara langsung.

Berburu lautan susu dari luar angkasa dalam waktu dekat dapat mengubah itu. Para peneliti yang menggunakan dua satelit NOAA – Suomi National Polar-orbiting Partnership (NPP) dan Joint Polar Satellite System (JPSS) – telah mengembangkan kemampuan untuk mengidentifikasi lautan susu dengan cepat, yang berpotensi membuka kemungkinan penelitian sebelum cahaya itu tidak menghilang. .

“Sekarang kami memiliki cara untuk secara proaktif mengidentifikasi daerah calon laut susu ini,” kata Steve Miller, seorang peneliti senior di Colorado State University dan penulis utama studi baru, yang diterbitkan di Laporan ilmiah. “Jika kami memiliki aset di area tersebut, aset tersebut dapat disebarkan ke depan dalam respons tipe SWAT.”

Pengamatan cepat terhadap fenomena fana dapat membantu menjawab beberapa misteri yang masih ada di sekitar Bima Sakti, termasuk bagaimana dan mengapa mereka terbentuk dan mengapa mereka sangat langka.

“Kami benar-benar ingin mengetahui salah satu dari hal itu, mencicipinya, dan memahami strukturnya,” kata Miller.

Nyalakan lampunya

Bima Sakti telah dijelaskan oleh para pelaut selama lebih dari 200 tahun. Laporan mencirikan mereka sebagai memiliki cahaya pucat, dan perjalanan melalui mereka digambarkan sebagai bergerak melalui bidang salju atau puncak awan. Baling-baling kapal menciptakan gelombang gelap saat mereka bergerak melintasi lautan. Cahayanya sangat redup sehingga cahaya bulan membuatnya tidak terlihat oleh mata manusia. Perairan yang tidak biasa lebih terlihat seperti fiksi ilmiah daripada sains; memang, mereka berperan dalam novel karya Jules Verne Dua puluh ribu liga di bawah laut.

Para ilmuwan hanya mengalami tontonan sekali, ketika R/V lima secara kebetulan di perairan Laut Arab yang bercahaya pada tahun 1985. Sampel air dari kapal mengidentifikasi ganggang yang ditutupi dengan bakteri bercahaya Vibrio harveyi, ilmuwan terkemuka untuk berhipotesis bahwa laut susu dikaitkan dengan koleksi besar bahan organik.

Kelompok kecil V. harveyi dan bakteri serupa lainnya tidak memiliki kemilau rendah yang ditemukan di laut seperti susu. Tapi begitu populasi meningkat cukup, bakteri menyalakan pendaran mereka melalui proses deteksi kuorum. Setiap bakteri menabur air dengan sekresi kimia yang dikenal sebagai auto-inducer. Hanya setelah emisi mencapai kepadatan tertentu, bakteri mulai bersinar.

“Anda tahu ketika Anda melihat lampu ini, ada banyak bakteri bercahaya di luar sana,” kata Kenneth nealson, siapa dengan Woody Hastings mengidentifikasi fenomena pada 1960-an dan bukan bagian dari studi baru. Nealson, profesor emeritus di University of Southern California, memperkirakan bahwa dibutuhkan sekitar 10 juta bakteri per mililiter air untuk menyalakan lampu.

Mengumpulkan begitu banyak bakteri di satu bagian lautan membutuhkan sumber makanan yang signifikan, dan para ilmuwan menduga bakteri tersebut memangsa sisa-sisa ganggang besar. “Jika Anda memberi mereka sesuatu yang enak untuk dimakan, mereka akan berlipat ganda setiap setengah jam,” kata Nealson. “Tidak perlu lebih dari sehari untuk mendapatkan lebih dari 10 juta per mililiter.”

Tidak seperti ganggang mekar yang menyebabkan fenomena seperti pasang merah, yang diyakini mengusir ikan, laut susu dapat membantu menarik ikan. Ikan memakan bakteri serta ganggang yang sekarat, dan konsumsi tidak mengakhiri siklus hidup bakteri.

“Untuk [the bacteria], bagian dalam perut ikan adalah lingkungan yang menguntungkan, ”kata Steve haddock, seorang ahli biologi di Monterey Bay Aquarium Research Institute di California dan salah satu penulis penelitian baru. “Mereka bisa tinggal di dalam [a fish’s] perut, seperti halnya bakteri yang hidup di dalam tubuh kita.

Lautan luar angkasa

Ini bukan perampokan pertama Miller menggunakan satelit untuk berburu Milky Seas. Setelah percakapan dengan rekan-rekannya tentang apakah aktivitas bioluminescent dapat dideteksi dari luar angkasa, Miller bertanya-tanya aktivitas laut seperti apa yang mungkin terlihat. Dia menemukan laporan tentang lima yang menunjukkan rincian kontaknya serta tanggal dan waktu pertemuan 3 hari. Dengan menggunakan informasi ini, ia mencari data arsip yang dikumpulkan oleh konstelasi satelit Program Satelit Cuaca Pertahanan Amerika Serikat untuk koleksi satelit yang mengorbit kutub yang memantau Bumi dalam inframerah tampak dan dekat. Pada tahun 2005, ia dan Haddock, bersama dengan dua peneliti lainnya, dilaporkan deteksi pertama laut susu dari luar angkasa.

“Sangat sulit menemukan lautan susu dalam data generasi lama ini,” kata Miller. Dia menghubungkan kesuksesan dengan catatan jelas yang disimpan oleh lima. “Tidak mungkin aku bisa memilihnya sendiri.” Ternyata, kapal itu hanya melewati sebagian kecil dari laut bercahaya seluas 15.400 kilometer persegi, yang membentang kira-kira seukuran negara bagian Connecticut.

Didorong oleh kesuksesannya, Miller beralih ke Suomi NPP baru dan instrumen Day / Night Band (DNB), yang memecah cahaya menjadi gradasi. Pembangkit listrik tenaga nuklir Suomi dapat menyaring cahaya kota, kebakaran hutan, dan cahaya atmosfer yang disebabkan oleh pemisahan molekul oleh sinar ultraviolet. Menemukan cahaya redup dari laut seperti susu diperlukan untuk mencari laut yang gelap dan menghilangkan peristiwa yang berumur pendek.

“Sudah satu dekade pembelajaran,” kata Miller tentang waktu yang dihabiskan untuk membersihkan peristiwa sementara untuk mencari lautan susu.

Setelah menentukan bahwa sebagian besar penampakan sejarah bakteri bercahaya selama 200 tahun terakhir telah terjadi di Samudera Hindia dan sekitar Indonesia, para peneliti memfokuskan perburuan mereka di wilayah ini. Malam bulan purnama dihilangkan karena terlalu terang. Pada akhirnya, Miller dan rekan penulisnya mengidentifikasi selusin insiden di Milky Sea antara 2012 dan 2021.

Penampakan satelit terbesar dari Bima Sakti terjadi di selatan Jawa pada tahun 2009. DNB mendeteksi laut remang-remang pada 26 Juli dan terus melacaknya hingga 9 Agustus, ketika Bulan kembali menenggelamkan mereka. Citra menegaskan bahwa Laut Luminescent membentang lebih dari 100.000 kilometer persegi. Perkiraan menempatkan jumlah bakteri yang terlibat dalam acara di lebih dari 10 sextillion (satu sextillion sama dengan 1.000 miliar), menjadikannya peristiwa terbesar dalam catatan.

“Ini hanya jumlah bakteri yang tak terbayangkan yang berpartisipasi dalam acara ini,” kata Haddock.

Pengamatan satelit juga memungkinkan para peneliti untuk mengambil stok kondisi laut ketika laut susu hadir. Penelitian baru mengukur detail seperti suhu air dan jumlah klorofil di sini.

“Tidak ada keraguan bahwa ada hubungan antara tingkat klorofil yang tinggi dan lautan susu,” kata Nealson. “Tidak ada yang lebih dekat dengan jawaban atas fenomena itu selain [Miller, Haddock, and their colleagues]; mereka melakukan pekerjaan yang sangat luar biasa.

Ahli biologi Pierre Herring, seorang pensiunan profesor di Pusat Oseanografi Nasional di Southampton, Inggris, menerimanya. “Hampir semua informasi tentang Bima Sakti sampai tahun 1990-an adalah anekdot dari orang-orang di atas kapal,” kata Herring. “Sekarang kami memiliki pengamatan jarak jauh dari satelit yang menunjukkan dengan tepat di mana fenomena ini terjadi dan bagaimana mereka berubah dari waktu ke waktu. Ini adalah langkah maju yang besar.

Menyelam ke laut

Sementara citra satelit adalah alat yang penting, Miller berharap proyek tersebut pada akhirnya akan menghasilkan pengamatan waktu nyata. Ada banyak pertanyaan yang belum terjawab tentang Bima Sakti, beberapa di antaranya cukup mendasar. Misalnya, para ilmuwan tidak tahu apakah bakteri membentuk lapisan tipis di permukaan atau meluas lebih dalam di bawah air. Mereka juga tidak yakin apakah alga yang mekar adalah sumber makanan utama bagi bakteri.

“Jika Anda berada di tengah-tengah salah satu bunga ini, banyak hal yang kita bicarakan jelas akan berubah menjadi baik atau buruk,” kata Nealson. “Ini sangat tidak biasa dalam sains, bahwa Anda bisa mendapatkan jawaban yang begitu jelas.”

Tetapi studi langsung secara langsung dapat terus sulit dipahami. Tidak ada fasilitas laut utama di dekat wilayah di mana Bima Sakti tampaknya paling umum, dan laut dipenuhi dengan bajak laut dan bahaya lain yang menjauhkan banyak kapal penelitian.

Foto atau video tidak pernah andal menangkap lautan susu. Upaya terdekat adalah pada tahun 2010, ketika seorang kru berusaha untuk mengambil foto laut bercahaya menggunakan flash, yang dengan cepat menghapus fenomena cahaya rendah. Miller berharap lebih banyak tim penjualan dapat dilengkapi dengan kamera yang dirancang khusus untuk memotret bioluminesensi.

Sementara itu, Miller berharap suatu hari nanti mengalami misteri sekilas secara langsung.

“Saya selalu ingin menyelam ke dalam lautan susu dan melihat apakah masih bersinar di bawah permukaan,” katanya.

—Nola Taylor Tillman (@NolaTRedd), penulis sains