Mystisk turkis glød i det sydlige ocean viser sig at være algebedrag

Et fænomen, der forvirrede forskere i over to årtier

I mere end tyve år har videnskabsfolk stirret forundrede på en mærkelig turkis plet i det sydlige ocean. Nu har svaret endelig vist sig — og det er helt anderledes end nogen havde forestillet sig.

Siden begyndelsen af 2000'erne registrerede satellitter en usædvanligt lys plet i de iskolde farvande syd for det, man kalder Great Calcite Belt. Alle modeller pegede i årevis på én bestemt forklaring, men en storstilet havekspedition har nu afsløret, at oceanet er langt mere komplekst, end videnskaben hidtil har antaget.

En lysplet, der ikke passede ind i nogen lærebog

Fra de første satellitbilleder lignede det et klassisk scenarie: et markant turkist område, præcis som det normalt opstår ved masseblomstring 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 lå dybt inde i det sydlige ocean, i vand der ofte er koldere end 0 grader. Ifølge den gængse videnskabelige forståelse hører coccolithoforer slet ikke til der. Alligevel dukkede lyssignalet op på satellitbillederne år efter år, uden undtagelse.

Forskere fremlagde flere mulige forklaringer:

• fint gletsjerstøv, der hvirvler rundt i vandet
• luftbobler i overfladen, eksempelvis efter voldsomme storme
• usædvanlig algeblomstring fra en ukendt art

Ingen af disse teorier passede overbevisende til de målte lysspektre. Og det gjorde spørgsmålet til mere end et akademisk puslespil — fordi farveaflæsninger fra rummet udgør grundlaget for mange klimamodeller.

Hvis du aflæser havets farve forkert, regner du også forkert på, hvor meget kulstof der forsvinder ud i havet.

Derfor er havets farve afgørende for klimaet

Satellitter optager ikke blot smukke billeder til postkort. Ud fra havvandets nuance og lysstyrke udleder forskere, hvor meget og hvilken slags plankton der findes i overfladen. Derfra kobler de beregninger om:

• biologisk produktivitet — altså hvor meget liv der vokser
• hvor meget kulstof havet optager
• hvor længe det kulstof forbliver lagret

Coccolithoforer danner kalkskaller af calciumcarbonat. Disse indeholder uorganisk kulstof, som kan forsvinde fra atmosfæren i lang tid, når algerne synker ned i dybet. Hvis en satellit fejlagtigt tolker "her er masser af kalk", rammer klimamodellerne ved siden af. Og det gælder netop i det sydlige ocean — et af klodens vigtigste naturlige "afløb" for CO₂.

Ekspedition til et af verdens mest afsides have

For at komme til bunds i mysteriet tog et internationalt forskerhold under ledelse af Bigelow Laboratory for Ocean Sciences om bord på forskningsskibet R/V Roger Revelle og satte kursen mod mere end 60 graders sydlig bredde. Langt fra travle skibsruter målte de alt det, satellitter ikke kan se.

Forskerne gennemførte en række præcise undersøgelser:

• vandprøver ned til 100 meters dybde
• måling af vandets farve med specialiserede sensorer
• bestemmelse af mængden af kalk og silicium i prøverne
• optælling af forskellige planktonarter under mikroskop

Under sejladsen passerede holdet adskillige klimazoner. I varmere, subtropiske farvande dominerede dinoflagellater. I selve Great Calcite Belt blomstrede coccolithoforer faktisk frodigt. Længere mod syd overtog diatomeer — en anden type mikroalge — føringen.

Usynlige motorveje under vandoverfladen

Ekspeditionen afslørede også, at det sydlige ocean langtfra er ensartet. På kortbilleder ser vandmasserne jævne ud, men i virkeligheden skærer store hvirvler — såkaldte eddies — sig som underjordiske motorveje gennem området.

Disse hvirvler trækker dybt vand op og blander det med overfladen. Overraskende nok fandt holdet faktisk coccolithoforer i det iskolde vand inde i disse eddies — dog i små mængder. Strømningerne slæber dem sandsynligvis med fra tempererede breddegrader, så de kortvarigt kan overleve uden for deres "officielle" leveområde.

Glasskulpturer, der narrer satellitterne

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

Diatomeer bygger ikke kalkskaller, men en slags glasharnesk af amorft silicium — den såkaldte frustule. Disse mikroskopiske "glasbakser" spreder lyset kraftigt og giver ved høje koncentrationer et overraskende lignende signal som coccolithoforer.

Den intense blå glød viser sig ikke at være kalk, men en massiv sky af glasagtige alger.

Der kræves dog langt flere diatomeer end coccolithoforer for at opnå samme lysintensitet. Det sydlige ocean indeholder ekstremt meget opløst silicium — præcis den råvare, der bruges til at bygge glasomhylsterne. Det giver mulighed for så tætte diatomepopulationer, at satellitterne simpelthen bliver vildledt.

Årelang overvurdering af kalk i det sydlige ocean

Opdagelsen betyder, at klimamodeller i årevis har overestimeret mængden af kalkpartikler i dette område. Satellitalgoritmer har aflæst den turkise farve som et tegn på coccolithoforer, mens det i virkeligheden primært er diatomeer.

Denne forskel er ikke kun teknisk — den er indholdsmæssigt afgørende:

• coccolithoforer lagrer kulstof i relativt lette kalkplader, der synker langsomt
• diatomeer bruger silicium og danner tunge frustuler, der falder hurtigere mod dybet

Dermed er både hastigheden og dybden af kulstoflagringen forskellig. Et område, der i modellerne lignede en kalkdrevet pumpe, viser sig i virkeligheden at fungere langt mere på silicium og diatomeer.

Planktonkortet over Jorden skal tegnes om

Studiet korrigerer ikke blot forklaringen på én lysplet. Det sætter hele biogeografien for plankton i det sydlige ocean i et nyt lys. To ting skiller sig særligt ud.

Coccolithoforer er sejere end antaget

De små mængder coccolithoforer, der blev fundet i de kolde eddies, viser, at deres udbredelse er større end lærebøgerne angiver. Strømninger fungerer som "biologiske korridorer", der midlertidigt fører arterne ind i fjendtlige omgivelser. Det rejser nye spørgsmål om deres evne til at tilpasse sig lave temperaturer og skiftende næringsstoffer.

Diatomeer dominerer kulstoffets motorvej mod dybet

Mens coccolithoforer langsomt transporterer kulstof ned i dybet, fungerer diatomeer mere som en hurtigrute. Deres tunge, glasagtige skaller synker hurtigt og trækker organisk kulstof med sig. Et stort diatomeer-domæne ved kanten af Antarktis betyder altså en kraftfuld, men måske mindre stabil kulstofpumpe.

Forskyder du planktonet, rykker du ved klimasystemets kontrolknapper.

Hvad denne opdagelse betyder for fremtidig klimaovervågning

Kerneproblemet ligger i den måde, satellitdata fortolkes på. Selve instrumenterne fungerer fint — men "oversættelsen" til arter og mængder er utilstrækkelig. De optiske signaturer fra silicium- og kalkpartikler overlapper hinanden, særligt ved blandet planktonblomstring.

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

• lysspredning fra kalk kontra 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 betydelig usikkerhed.

Hvad er diatomeer og coccolithoforer egentlig?

Diatomeer og coccolithoforer udgør tilsammen grundlaget for mange marine fødekæder. Men de adskiller sig markant i opbygning og adfærd.

Kender man disse forskelle, læser man satellitbilleder med helt andre øjne. En intens blå plet fortæller ikke blot, at der er meget plankton — den afslører også, hvilken slags klimakontakt der er aktiv netop dér.

For klimaforskere og modelbyggere opstår nu opgaven med at indarbejde disse nye indsigter systematisk. Og det handler ikke kun om det sydlige ocean. Lignende optiske fejlfortolkninger lurer sandsynligvis andre steder — i subpolare have og i områder med stærke havstrømme. Her kan en tilsyneladende kosmetisk farvekorrektion føre til justerede skøn over den globale kulstofbalance.