Mystiskt turkost sken i södra havet visar sig vara en optisk illusion skapad av alger

Ett mystiskt ljusfenomen som förbryllade forskare i decennier

I över tjugo år har vetenskapsmän stirrat förundrat på en märklig turkosblå fläck i det södra havet. Nu visar sig orsaken vara något helt annat än vad man tidigare trott.

Sedan början av 2000-talet registrerade satelliter en onaturligt ljus fläck i de iskalla vattnen söder om det så kallade Great Calcite Belt. Alla modeller pekade i åratal på en specifik förklaring — men en storskalig havsexpedition avslöjar att havets system är mycket mer komplext än någon hade föreställt sig.

Ett ljusfenomen som inte passade in i någon lärobok

De första satellitbilderna antydde ett klassiskt scenario: ett iögonfallande turkost område som liknar det man normalt ser vid massutbredning av koccolitoforer. Dessa bittesmå alger har kalkplattor runt sina celler som reflekterar solljuset kraftigt och ger havet en mjölkaktig, ljusblå färg.

Men det fanns ett stort problem. Fläcken befann sig djupt inne i det södra havet, i vatten som ofta är kallare än noll grader. Enligt den gängse uppfattningen hör koccolitoforer inte alls hemma där. Ändå dök ljussignaturen upp på satellitbilderna år efter år.

Forskarna lade fram olika förslag på förklaringen:

• Fint glaciärdamm som svävar runt i vattnet
• Luftbubblor i ytan som uppstått efter kraftiga stormar
• Ovanlig algblomning från en okänd art

Ingen av dessa förklaringar stämde bra överens med de uppmätta ljusspektrumen. Det gjorde frågan till mer än ett akademiskt pussel, för färgregistreringar från rymden utgör grunden för en lång rad klimatmodeller.

Om man tolkar havets färg fel, beräknar man också fel hur mycket koldioxid som försvinner ner i havet.

Varför havets färg är avgörande för klimatet

Satelliter dokumenterar inte bara vackra bilder. Utifrån havsvattets färgton och ljusstyrka utleder forskare hur mycket plankton som finns i ytan och vilken typ det rör sig om. Därifrån beräknar de:

• Biologisk produktivitet — alltså hur mycket liv som växer
• Hur mycket kol havet tar upp
• Hur länge detta kol förblir lagrat

Koccolitoforer bygger upp kalkskal av kalciumkarbonat. Dessa innehåller oorganiskt kol som — när algerna sjunker ner i djupet — kan försvinna från atmosfären under lång tid. Om en satellit felaktigt registrerar ”massor av kalk”, medan det egentligen är något annat, förlorar klimatmodellerna sin balans. Och just i det södra havet, som är en av jordens viktigaste naturliga ”tvättmaskiner” för CO₂.

Expedition till ett av världens mest avlägsna hav

För att få klarhet seglade ett internationellt forskarlag med forskningsfartyget R/V Roger Revelle till mer än 60 graders sydlig bredd. Där, långt från trafikerade sjövägar, mätte de allt det som satelliter inte kan se.

Forskarna:

• Tog vattenprover ner till 100 meters djup
• Mätte vattnets färg med specialiserade sensorer
• Bestämde halten av kalk och kisel
• Räknade olika planktonarter under mikroskopet

Längs vägen passerade de åtskilliga klimatzoner. I varmare, subtropiska vatten dominerade dinoflagellater. I Great Calcite Belt blomstrade koccolitoforer visserligen i stora mängder. Längre mot söder övertog kiselalger — en annan typ av mikroalg — ledarrollen.

Osynliga motorvägar under vattenytan

Expeditionen avslöjade också att det södra havet är allt annat än enhetligt. På kartbilder ser vattenmassorna jämna ut, men i verkligheten skär virvlar — så kallade eddies — genom området som en sorts undervattensmotorvägar.

Dessa virvlar drar upp djupt vatten och blandar det med ytan. I sådana eddies fann laget till sin överraskning faktiskt koccolitoforer i det iskalla vattnet, visserligen i små mängder. Strömmarna släpar troligen med dem från mer tempererade breddgrader, så att de kortvarigt kan överleva utanför sitt ”officiella” levnadsområde.

Glasskelett som kastar tillbaka ljuset

Det verkliga genombrottet kom när forskarna jämförde vattensammansättningen i den mystiska ljusfläcken med de optiska mätningarna. I stället för en kalkrik ”kalksnöfall-effekt” fann de en enorm täthet av kiselalger.

Kiselalger bygger inte kalksköld, utan snarare en sorts glasbehållare av amorft kiseldioxid — den så kallade frustulan. Dessa mikroskopiska ”glaslådor” sprider ljuset kraftigt och ger vid höga koncentrationer en överraskande liknande signal som koccolitoforer.

Den intensiva blå glöden är inte kalk — det är ett massivt moln av glasartade alger.

Det behövs dock många fler kiselalger för att uppnå samma ljusstyrka som koccolitoforer. Det södra havet innehåller extremt mycket löst kisel, precis den råvara dessa glasskal är byggda av. Därför kan det bildas så täta kiselalgspopulationer att satelliten helt enkelt blir ”vilseledd”.

Årelång överskattning av kalk i det södra havet

Resultatet innebär att klimatmodeller i åratal har överskattat mängden kalkinnehållande partiklar i detta område. Satellitalgoritmer läste den turkosa färgen som en signal från koccolitoforer, medan det i verkligheten främst var kiselalger.

Den skillnaden är inte bara teknisk — den har stor innehållsmässig betydelse:

• Koccolitoforer lagrar kol i relativt lätta kalkplattor som sjunker långsamt
• Kiselalger använder kisel och bildar tunga frustuler som faller snabbare mot djupet

Därmed skiljer sig både hastigheten och djupet av kollagringen markant. En region som i modellerna liknade en kalkdriven pump visar sig i verkligheten vara långt mer driven av kisel och kiselalger.

Planktonkartan över jorden måste ritas om

Studien rättar inte bara förklaringen av en enskild ljusfläck — den sätter hela planktonets biogeografi i det södra havet i ett nytt ljus. Två saker springer särskilt i ögonen.

Koccolitoforer är tåligare än man trott

De få koccolitoforer som hittades i de kalla virvelströmmarna visar att deras utbredning är större än vad handböckerna anger. Strömmarna fungerar som ”biologiska korridorer” som tillfälligt för arterna in i fientliga omgivningar. Det väcker nya frågor om deras anpassningsförmåga till låga temperaturer och skiftande näringsämnen.

Kiselalger dominerar kolets snabbspår mot djupet

Där koccolitoforer transporterar kol långsamt mot djupet fungerar kiselalger mer som en expresskoppling. Deras tunga, glasartade skal sjunker snabbt och drar organiskt kol med sig ner. Ett stort kiselalgsdomän vid kanten av Antarktis betyder alltså en kraftfull, men kanske mindre stabil, kolpump.

Den som förskjuter planktonet vrider på knapparna i klimatsystemet.

Vad denna upptäckt betyder för framtida klimatövervakning

Kärnan i problemet ligger i det sätt som satellitdata tolkas på. Instrumenten själva fungerar bra — det är ”översättningen” till arter och mängder som är bristfällig. De optiska signaturerna från kisel- och kalkpartiklar flyter ihop, särskilt vid blandad planktonblomning.

Forskarna uppmanar därför till en ny generation av algoritmer som bättre särskiljer mellan:

• Ljusspridning från kalk kontra kisel
• Områden med blandat plankton
• Tillfälliga virvelstrukturer som eddies

Det kräver en tät koppling av fartygsmätningar, drivande bojar och satellitobservationer. Utan denna kalibrering förblir varje färgbild från rymden en uppskattning med betydande osäkerhetsmarginaler.

Vad är kiselalger och koccolitoforer egentligen?

Kiselalger och koccolitoforer utgör tillsammans grunden för många marina näringskedjor — men de skiljer sig markant i uppbyggnad och beteende.

Den som känner till dessa skillnader läser satellitbilder med en helt annan blick. En intensivt blå fläck berättar inte bara att det finns mycket plankton — den avslöjar också vilken typ av klimatomställning som är aktiv just där.

För beslutsfattare och modellbyggare uppstår nu uppgiften att systematiskt arbeta in dessa nya insikter. Det handlar inte bara om det södra havet. Liknande optiska feltolkningar lurar troligen på andra platser — exempelvis i subpolara vatten och områden med kraftiga virvelströmmar. Här kan en till synes kosmetisk färgkorrigering leda till justerade uppskattningar av den globala kolbalansen.