Une nouvelle technologie satellite pourrait révéler la cause des rares mers laiteuses

« Toute l’apparence de l’océan était comme une plaine couverte de neige. Il y avait à peine un nuage dans le ciel, pourtant le ciel… paraissait aussi noir que si une tempête faisait rage. La scène était d’une affreuse grandeur, la mer s’étant changée en phosphore, et les cieux suspendus dans l’obscurité, et les étoiles s’éteignant, semblaient indiquer que toute la nature se préparait pour cette dernière grande conflagration que l’on nous apprend à croire est de annihiler ce monde matériel.
– Capitaine Kingman du clipper américain Shooting Star, au large de Java, Indonésie, 1854

Pendant des siècles, les marins ont rapporté des rencontres étranges comme celle ci-dessus. Ces événements sont appelés mers lactées. Il s’agit d’un phénomène nocturne rare dans lequel la surface de l’océan émet une lueur brillante et constante. Ils peuvent couvrir des milliers de kilomètres carrés et, grâce aux récits colorés de marins du XIXe siècle comme le capitaine Kingman, les mers laiteuses sont une partie bien connue du folklore maritime. Mais en raison de leur nature lointaine et insaisissable, ils sont extrêmement difficiles à étudier et font donc davantage partie de ce folklore que de la science.

je suis un professeur de sciences de l’atmosphère satellites spécialisés utilisé pour étudier la Terre. Grâce à une génération de satellites à la pointe de la technologie, mes collègues et moi avons développé une nouvelle façon détecter les mers laiteuses. En utilisant cette technique, nous visons à découvrir ces eaux lumineuses à distance et à guider les navires de recherche vers elles afin que nous puissions commencer à concilier les contes surréalistes avec la compréhension scientifique.

Contes de marins

À ce jour, un seul navire de recherche a déjà rencontré une mer laiteuse. Cet équipage a collecté des échantillons et a trouvé une souche de bactérie lumineuse appelée Vibrio harveyi coloniser les algues à la surface de l’eau.

Contrairement à la bioluminescence qui se produit près du rivage, où de petits organismes appelés dinoflagellés clignotent brillamment lorsqu’ils sont dérangés, les bactéries lumineuses fonctionnent d’une manière totalement différente. Une fois que leur population devient suffisamment importante – environ 100 millions de cellules individuelles par millilitre d’eau – une sorte de l’interrupteur biologique interne est basculé et ils commencent tous à briller régulièrement.

Les bactéries lumineuses font briller les particules qu’elles colonisent. Les chercheurs pensent que le but de cette lueur pourrait être pour attirer les poissons qui les mangent. Ces bactéries se développent dans les intestins des poissons, donc lorsque leurs populations deviennent trop importantes pour leur alimentation principale, l’estomac d’un poisson constitue une excellente deuxième option. En effet, si vous entrez dans un casier à poisson réfrigéré et que vous éteignez la lumière, vous remarquerez peut-être que certains poissons émettent un lueur bleu verdâtre – c’est lumière bactérienne.

Imaginez maintenant qu’un nombre gargantuesque de bactéries, réparties sur une vaste étendue d’océan ouvert, se mettent toutes à briller simultanément. Cela fait une mer laiteuse.

Alors que les biologistes en savent beaucoup sur ces bactéries, les causes de ces manifestations massives restent un mystère. Si les bactéries poussant sur les algues étaient la principale cause des mers laiteuses, elles se produiraient partout, tout le temps. Pourtant, selon les rapports de surface, seulement environ deux ou trois mers laiteuses se produisent par an à l’échelle mondiale, principalement dans les eaux du nord-ouest de l’océan Indien et au large des côtes indonésiennes.

Solutions satellitaires

Si les scientifiques veulent en savoir plus sur les mers lactées, ils doivent en découvrir une pendant que cela se produit. Le problème, c’est que les mers laiteuses sont si insaisissables qu’il a été presque impossible de les échantillonner. C’est là que mes recherches entrent en jeu.

Les satellites offrent un moyen pratique de surveiller les vastes océans, mais il faut un instrument spécial capable de détecter la lumière environ 100 millions de fois plus faible que la lumière du jour. Mes collègues et moi avons d’abord exploré le potentiel des satellites en 2004 lorsque nous avons utilisé l’imagerie satellitaire de défense américaine pour confirmer une mer laiteuse qu’un navire marchand britannique, le SS Lima, a signalé en 1995. Mais les images de ces satellites étaient très bruyantes et nous ne pouvions pas les utiliser comme outil de recherche.

Il a fallu attendre un meilleur instrument – ​​le Day/Night Band – prévu pour la nouvelle constellation de satellites de la National Oceanic and Atmospheric Administration. Le nouveau capteur a été mis en service fin 2011, mais nos espoirs ont d’abord été déçus lorsque nous avons réalisé que le Day/Night Band’s haute sensibilité également détecté lumière émise par les molécules d’air. Il a fallu des années à étudier l’imagerie Day/Night Band pour pouvoir interpréter ce que nous voyions.

Enfin, par une nuit claire et sans lune au début de 2018, une étrange caractéristique en forme de swoosh est apparue dans l’imagerie Day/Night Band au large de la Somalie. Nous l’avons comparé avec des images des nuits d’avant et d’après. Alors que les nuages ​​et les caractéristiques de lueur d’air ont changé, le swoosh est resté. Nous avions trouvé une mer laiteuse ! Et maintenant, nous savions comment les chercher.

Le « haha ! » Le moment qui a dévoilé tout le potentiel du Day/Night Band est arrivé en 2019. Je parcourais les images à la recherche de nuages ​​se faisant passer pour des mers laiteuses lorsque je suis tombé sur un événement étonnant au sud de l’île de Java. Je regardais un énorme tourbillon d’océan rougeoyant qui s’étendait sur plus de 40 000 milles carrés (100 000 km carrés) – à peu près la taille du Kentucky. Les images des nouveaux capteurs ont fourni un niveau de détail et de clarté que je n’avais pas imaginé possible. J’ai regardé avec étonnement la lueur dériver lentement et se métamorphoser avec les courants océaniques.

Nous avons beaucoup appris de ce cas de bassin versant : comment les mers laiteuses sont liées à la température de surface de la mer, à la biomasse et aux courants – des indices importants pour comprendre leur formation. Quant au nombre estimé de bactéries impliquées ? Environ 100 milliards de milliards de cellules – près du nombre total estimé d’étoiles dans l’univers observable!

L’avenir est prometteur

Par rapport à l’ancienne technologie, regarder les images Day/Night Band revient à mettre des lunettes pour la première fois. Mes collègues et moi avons analysé des milliers d’images prises depuis 2013, et nous avons découvert jusqu’à présent 12 mers laiteuses. La plupart se sont produits dans les mêmes eaux où les marins les signalent depuis des siècles.

La révélation la plus pratique est peut-être combien de temps une mer laiteuse peut durer. Alors que certains ne durent que quelques jours, celui près de Java a duré plus d’un mois. Cela signifie qu’il est possible de déployer des vaisseaux de recherche sur ces événements distants pendant qu’ils se produisent. Cela permettrait aux scientifiques de les mesurer de manière à révéler leur composition complète, comment ils se forment, pourquoi ils sont si rares et quelle est leur importance écologique dans la nature.

Si, comme le capitaine Kingman, je me retrouve un jour debout sur le pont d’un navire, projetant une ombre vers les cieux, je plonge !

Article de Steven D. Miller, professeur de sciences de l’atmosphère, Université d’État du Colorado

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