Mystisk turkis glød i det sydlige ocean viser sig at være en optisk illusion skabt af alger

Et hemmeligheds­fuldt lysfænomen, der forvirrede forskere i årtier

I over tyve år har videnskabsfolk stirret forundret på en besynderlig turkisfarvet plet i det sydlige ocean. Nu viser årsagen sig at være noget helt andet end hidtil antaget.

Siden begyndelsen af 2000-tallet registrerede satellitter en unaturligt lys plet i de iskolde farvande syd for den såkaldte Great Calcite Belt. Alle modeller pegede i årevis på én bestemt forklaring — men en storstilet havekspedition afslører, at oceanets system er langt mere komplekst end nogen havde forestillet sig.

Et lysfænomen, der ikke passede ind i nogen lærebog

De første satellitbilleder tydede på et klassisk scenarie: et iøjnefaldende turkist område, der ligner det, man normalt ser ved masseudbredelse af coccolithoforer. Disse bittesmå alger har kalkplader rundt om deres celler, som reflekterer sollyset kraftigt og giver havet en mælkeagtig, lyseblå farve.

Men der var ét stort problem. Pletten befandt sig dybt inde i det sydlige ocean, i vand der ofte er koldere end nul grader. Ifølge den gængse opfattelse hører coccolithoforer slet ikke hjemme dér. Alligevel dukkede lyssignaturen op på satellitbillederne år efter år.

Forskerne fremlagde forskellige bud på forklaringen:

• Fint gletsjerstøv, der svæver rundt i vandet
• Luftbobler i overfladen opstået efter kraftige storme
• Usædvanlig algeopblomstring fra en ukendt art

Ingen af disse forklaringer passede godt med de målte lysspektre. Det gjorde spørgsmålet til mere end et akademisk puslespil, for farveregistreringer fra rummet udgør grundlaget for en lang række klimamodeller.

Hvis man tolker havets farve forkert, beregner man også forkert, hvor meget kulstof der forsvinder ned i havet.

Hvorfor oceanets farve er afgørende for klimaet

Satellitter dokumenterer ikke blot smukke billeder. Ud fra havvandets farvetone og lysstyrke udleder forskere, hvor meget plankton der befinder sig i overfladen, og hvilken type det drejer sig om. Derfra beregner de:

• Biologisk produktivitet — altså hvor meget liv der vokser
• Hvor meget kulstof oceanet optager
• Hvor længe det kulstof forbliver lagret

Coccolithoforer opbygger kalkskaller af calciumcarbonat. Disse indeholder uorganisk kulstof, som — når algerne synker ned i dybden — kan forsvinde fra atmosfæren i lang tid. Hvis en satellit fejlagtigt registrerer "masser af kalk", mens der reelt er noget andet, mister klimamodellerne deres balance. Og netop i det sydlige ocean, som er én af klodens vigtigste naturlige "vaskerier" for CO₂.

Ekspedition til et af verdens mest afsides have

For at få klarhed sejlede et internationalt forskerhold med forskningsskibet R/V Roger Revelle til mere end 60 graders sydlig bredde. Dér, langt fra travle skibsruter, målte de alt det, satellitter ikke kan se.

Forskerne:

• Tog vandprøver ned til 100 meters dybde
• Målte vandets farve med specialiserede sensorer
• Bestemte indholdet af kalk og silicium
• Talte forskellige planktonarter under mikroskopet

Undervejs passerede de adskillige klimazoner. I varmere, subtropiske farvande dominerede dinoflagellater. I Great Calcite Belt blomstrede coccolithoforer rigtignok i stort tal. Længere mod syd overtog diatoméer — en anden type mikroalge — førerrollen.

Usynlige motorveje under vandoverfladen

Ekspeditionen afslørede også, at det sydlige ocean er alt andet end ensartet. På kortbilleder ser vandmasserne jævne ud, men i virkeligheden skærer hvirvler — såkaldte eddies — igennem området som en slags undersøiske motorveje.

Disse hvirvler trækker dybt vand op og blander det med overfladen. I sådanne eddies fandt holdet til deres overraskelse faktisk coccolithoforer i det iskolde vand, ganske vist i små mængder. Strømmene slæber dem sandsynligvis med fra mere tempererede breddegrader, så de kortvarigt kan overleve uden for deres "officielle" leveområde.

Glasskeletter der kaster lyset tilbage

Det egentlige gennembrud kom, da forskerne sammenlignede vandsammensætningen i den mystiske lysplet med de optiske målinger. I stedet for et kalkrigt "kalksnefald-effekt" fandt de en enorm tæthed af diatoméer.

Diatoméer bygger ikke kalkskjolde, men derimod en slags glasbeholder af amorft siliciumdioxid — den såkaldte frustula. Disse mikroskopiske "glasbokse" spreder lyset kraftigt og giver ved høje koncentrationer et overraskende lignende signal som coccolithoforer.

Den intense blå glød er ikke kalk — det er en massiv sky af glasagtige alger.

Der skal dog mange flere diatoméer til for at opnå samme lysstyrke som coccolithoforer. Det sydlige ocean indeholder ekstremt meget opløst silicium, præcis den råvare disse glasskaller er bygget af. Derfor kan der danne sig så tætte diatomépopulationer, at satellitten simpelthen bliver "vildledt".

Årelang overvurdering af kalk i det sydlige ocean

Resultatet betyder, at klimamodeller i årevis har overskredet mængden af kalkindeholdende partikler i dette område. Satellitalgoritmer læste den turkise farve som et signal fra coccolithoforer, mens det i virkeligheden primært var diatoméer.

Den forskel er ikke blot teknisk — den har stor indholdsmæssig betydning:

• Coccolithoforer lagrer kulstof i relativt lette kalkplader, der synker langsomt
• Diatoméer bruger silicium og danner tunge frustulaer, der falder hurtigere mod dybet

Dermed adskiller både hastigheden og dybden af kulstoflagringen sig markant. En region, der i modellerne lignede en kalkdrevet pumpe, viser sig i virkeligheden at være langt mere drevet af silicium og diatoméer.

Planktonkortet over kloden må tegnes om

Studiet retter ikke blot forklaringen på én lysplet — det sætter hele planktonets biogeografi i det sydlige ocean i et nyt lys. To ting springer særligt i øjnene.

Coccolithoforer er sejere end antaget

De få coccolithoforer, der blev fundet i de kolde eddies, viser, at deres udbredelse er større end håndbøgerne angiver. Strømmene fungerer som "biologiske korridorer", der midlertidigt fører arterne ind i fjendtlige omgivelser. Det rejser nye spørgsmål om deres tilpasningsevne til lave temperaturer og skiftende næringsstoffer.

Diatoméer dominerer kulstoffets hurtigrute mod dybet

Hvor coccolithoforer transporterer kulstof langsomt mod dybden, fungerer diatoméer mere som en ekspreskobling. Deres tunge, glasagtige skaller synker hurtigt og trækker organisk kulstof med ned. Et stort diatomédomæne ved kanten af Antarktis betyder altså en kraftfuld, men måske mindre stabil, kulstofpumpe.

Den, der forskyber planktonet, drejer på knapperne i klimasystemet.

Hvad denne opdagelse betyder for fremtidig klimaovervågning

Kernen af problemet ligger i den måde, satellitdata fortolkes på. Instrumenterne selv fungerer fint — det er "oversættelsen" til arter og mængder, der er mangelfuld. De optiske signaturer fra silicium- og kalkpartikler flyder sammen, særligt ved blandet planktonopblomstring.

Forskerne opfordrer derfor til en ny generation af algoritmer, der bedre skelner mellem:

• Lysspredning fra kalk versus silicium
• Områder med blandet plankton
• Midlertidige hvirvelstrukturer som eddies

Det kræver en tæt kobling af skibsmålinger, drivende bøjer og satellitobservationer. Uden denne kalibrering forbliver ethvert farvebillede fra rummet en tilnærmelse med betydelige usikkerhedsmarginer.

Hvad er diatoméer og coccolithoforer egentlig?

Diatoméer og coccolithoforer udgør tilsammen grundlaget for mange marine fødekæder — men de adskiller sig markant i opbygning og adfærd.

Den, der kender disse forskelle, læser satellitbilleder med et helt andet blik. En intenst blå plet fortæller ikke blot, at der er meget plankton — den afslører også, hvilken type klimaomskifter der er aktiv netop dér.

For beslutningstagere og modelbyggere opstår nu opgaven med at indarbejde disse nye erkendelser systematisk. Det handler ikke kun om det sydlige ocean. Lignende optiske fejlfortolkninger lurer sandsynligvis andre steder — eksempelvis i subpolare farvande og områder med kraftige hvirvelstrømme. Her kan en tilsyneladende kosmetisk farvekorrektion føre til justerede skøn over den globale kulstofbalance.