آیا دریا واقعا آبی رنگ است؟

وبسایت زومیت: رنگی که همیشه از آب دریا و اقیانوس در ذهن ما وجود دارد، آبی است. تحقیقات نشان می‌دهد که رنگ دریا می‌تواند براساس زمان و مکان تغییر کند. از آبی فیروزه‌ای درخشان و سبز مایل به سفید به سوی لاجوردی، سرمه‌ای تا آبی به رنگ تیره ظرف‌های شسته شده و قهوه‌ای کثیف.

آيا واقعا رنگ آب دریا آبی است؟ شاید این سوالی باشد که در نگاه اول از آن گذر کرده باشید اما گاهی اوقات ذهن شما را به خود درگیر کرده است.


جیمز جویس از آن به عنوان چلم سبز یاد کرده است، لرد بایرون به سوی آبی تیره قدیمی ساده رفت و هومر آن‌را غالبا "تیره شراب" می‌دید. این نوابغ ادبی رنگ دریا را به توصیف کشیده‌اند و تنوع در نثر آن‌ها تنها یک سبک شاعرانه نبوده است! تجربیات نشان می‌دهد که رنگ دریا می‌تواند براساس زمان و مکان تغییر کند. از آبی فیروزه‌ای درخشان و سبز مایل به سفید به سوی لاجوردی، سرمه‌ای تا آبی به رنگ تیره ظرف‌های شسته شده و قهوه‌ای کثیف.


پس چرا همه ما با این تصور که رنگ دریا آبی است بزرگ شده‌ایم؟ تنوع در رنگ آب دریا به علت دلایل فیزیکی و زیست‌شناسی است.

رنگ‌های رنگین‌کمان:

آب خالص طبیعتا روشن و شفاف است ولی اگر عمق دریا زیاد باشد، نور نمی‌تواند در کف دریا منعکس شود و به رنگ آبی تیره نشان داده می‌شود و علت این اتفاق قوانین فیزیک پایه است. چشم انسان دارای سلول‌هایی است که قادر به تشخیص تابش الکترومغناطیسی با طول موج حدود ۳۸۰ تا ۷۰۰ نانومتر هستند. در این گروه، طول موج‌های مختلف مربوط به رنگ‌های مختلف است که ما در رنگین کمان می‌بینیم.

مولکول‌های آب در جذب نور بهتر هستند و در این کار به طول موج‌های بالاتر نیز می‌رسند، یعنی به رنگ‌های قرمز، نارنجی، زرد و سبز. این مولکول ها رنگ آبی را هنگامی که نور طول موجی کوتاه‌تر دارد، ترک می‌کنند. رنگ آبی احتمال کم‌تری برای جذب شدن دارد و می‌تواند به عمق‌های بیشتر نفوذ پیدا کند و آب عمیق را آبی‌تر نشان دهد.


نور با طول‌موج‌های کوتا‌ه هم به احتمال زیاد پراکنده شده یا در جهات مختلف منعکس می‌شود از جمله انعکاس آب در چشمان ما که باعث می‌شود دریا آبی‌تر به نظر برسد. با این حال، خلوص آب دریا متفاوت است.

ذرات معلق در آن می توانند پراکندگی نور را افزایش دهند. شن و ماسه و گل و لای که از رودخانه‌ها به دریا می‌ریزد یا در هم زدن کف دریا توسط امواج و طوفان می‌تواند بر رنگ دریای ساحلی تاثیر گذار باشد و ریزه‌های آلی مانند باقی مانده از گیاهان فاسد شده که در میان دانشمندان به رنگ مواد آلی حل‌شده شناخته شده است، می‌تواند تصویر دریا را با اضافه کردن رنگ سبز، زرد و قهوه‌ای پیچیده‌تر کند.

تاکنون دلایل فیزیکی‌ را بازگو کردیم اما از آن مهم‌تر، دلایل زیست شناسی است چرا که مهم‌ترین نقش را در تغییر رنگ دریا، موجودات کوچکی به نام فیتوپلانکتون ایفا می‌کنند. این موجودات معمولا کوچک‌تر ازسر سوزن هستند، این جلبک تک سلولی از رنگ‌دانه‌های کلروفیل سبز برای گرفتن انرژی خورشید جهت تبدیل آب و کربن‌دی اکسید به ترکیبات آلی‌ای که بدن ‌آن‌ها تشکیل شده‌ است، استفاده می‌کند. پیش‌بینی می‌شود که این موجودات مسئول تولید در حدود نیمی از اکسیژنی که ما تنفس می‌کنیم، هستند. به طور قطع، فیتوپلانکتون تابش الکترومغناطیسی در قسمت قرمز و آبی طیف نور مرئی را جذب می‌کند ولی رنگ سبز را منعکس می‌کند، این موضوع توضیح می‌دهد که چرا دریا‌هایی که در حال رشد هستند، سبز‌تر به نظر می‌رسند.

شکوفه‌های جلبک:

تعیین رنگ اقیانوس بیش از یک تمرین زیبایی شناسی است. دانشمندان از سال ۱۹۷۸ و از طریق ماهواره‌ها به مشاهده‌ی رنگ اقیانوس‌ها پرداخته اند. این مطالعات تصاویر هیجان انگیزی را به همراه‌ داشت که شامل شاخه‌های بزرگی از رنگ‌های سبز و آبی در حال رقص و گردش به دور یکدیگر بود.


این تصاویر بسیار زیبا هدف بزرگتری از زیبایی‌شناسی را دنبال می‌کردند. از این تصاویر می‌توان برای نظارت بر ‌فیتوپلانکتون و آلودگی‌ها استفاده کرد. فیتوپلانکتون‌ها می‌توانند در پاسخ به تغییرات محیطی از قبیل تغییرات دمایی و تغییرات ناگهانی در میزان مواد مغذی، به سرعت تکثیر شوند. دانشمندان نشان داده‌اند که جمعیت آن‌ها می‌تواند در یک روز دو‌برابر شود.

چون مکان این موجودات در مرکز بافت غذایی دریا است، می‌توانند تاثیر بزرگی روی اکوسیستم کلی داشته باشند. آن‌ها منابع غذایی اولیه زئوپلانکتون‌ها، موجودات ریزی ماند پاروپا، کریل و ستاره دریایی هستند. پس از آن زئوپلانکتون‌ها توسط ماهی‌ها خورده می‌شوند و ماهی‌ها هم غذای موجودات دیگری چون حلزون اسکالوپ، شقایق دریایی، کوسه و نهنگ می‌شوند. تغییرات در جمعیت و توزیع فیتوپلانکتون‌ها و و سرعت رشد یا کاهش آن‌ها، می تواند به عنوان هشدارهای زودهنگام از تغییرات زیست محیطی، برای دانشمندان عمل کند. هرچه فیتوپلانکتون بیشتری در آب اقیانوس‌های جهان شناور باشد، دی اکسید کربن بیشتری از جو زمین مکیده می‌شود.

دی اکسید کربن یک گاز گلخانه‌ای کلیدی است، هنگامی که یک فیتوپلانکتون می‌میرد مواد آلی در کف دریا ته‌نشین ‌می‌شوند و هرچه دی‌اکسید کربن بیشتری به مواد آلی تبدیل شود، دمای آینده به طور متوسط کم‌تر خواهد شد.

ونتیا استوارت، دانشمند و عضو گروه بین‌المللی هماهنگ‌کننده رنگ اقیانوس‌ بیان می‌کند که فیتوپلانکتون‌ها با جذب دی‌اکسید کربن و رهاسازی اکسیژن، نقش مهمی در چرخه کربن جهانی بازی می‌کنند. چرخه کربن می‌تواند غلظت گاز دی‌اکسید‌کربن را در آینده مشخص کند و این اطلاعات در کمک به تغییرات مدل آب ‌و‌هوایی استفاده شود. تغییرات در رنگ آب اقیانوس می‌تواند نشانه شروع یک پدیده مرگ‌بار معروف به جذر و مد قرمز و شکوفه‌های جلبک مضر باشد.

برخی از گونه‌های فیتوپلانکتون مواد سمی‌ای که می‌تواند ماهی، پرندگان و پستانداران را بکشد و باعث بیماری انسان شود را تولید می‌کنند. در غلظت‌های بالاتر آن‌ها می‌توانند جذر و مد قرمز ایجاد کنند که همیشه هم قرمز رنگ نیست.

سنجش دریا:

پس دانشمندان چگونه به بررسی تغییر رنگ دریاها و اقیانوس‌ها می‌پردازند؟ تکنیک اصلی استفاده از ماهواره‌ای شامل ابزار اندازه‌گیری شدت نور مرئی‌ای که از آب منعکس می‌شود، است.

بخش عمده‌ای از نور خورشید در مسیر خورشید تا سطح دریا توسط ذرات معلق درهوا پراکنده می‌شوند. چیزی که باقی می‌ماند یا جذب شده یا درون آب پخش می‌شود اما حدود ۱۰ درصد آن در سطح آب برگشته و به اتمسفر و احتمالا در جهت ماهواره‌ای که اندازه می‌گیرد که چه مقدار طیف سبز یا آبی موجود است، بازمی‌گردند. الگوریتم‌های کامپیوتری از این اطلاعات استفاده می‌کنند و با کمک آن تخمین می‌زنند که چه مقدار کلروفیل در زیر آب وجود دارد.

این بررسی‌ها در سال ۱۹۷۸ با ماموریت پوینده‌ی رنگ ناحیه‌ی ساحلی آزمایشی ناسا آغاز شد. در سال ۱۹۹۷ ناسا دستگاهی که حسگر آن بر روی یک ماهواره دیگر سوار شده بود و نظارت بر رنگ اقیانوس را بهبود می‌بخشید، را به فضا پرتاب کرد. پس از آن آژانس فضایی اروپا (ESA)، هند و کره جنوبی نیز حسگرهای خود را راه اندازی و به فضا فرستاده‌اند. دیوید آنتوان، رئیس سنجش از راه دور و پژوهش‌های ماهواره‌ای در دانشگاه کرتین در پرث استرالیا می‌گوید که نسل جدیدی از حسگرها از جمله ماهواره Sentinel-۳ که امسال در آژانس فضایی اروپا راه‌اندازی می‌شود، به محققان اجازه نظارت با جزئیات بیشتر بر نوری که از آب سطح دریا برمی‌گردد و حتی موقعیت گونه‌های مختلف پلانکتون‌ها را خواهد داد.

برای مثال، دانشمندان تلاش کرده‌اند تا دریابند که چگونه می‌توان مکان گروه‌های فیتوپلانکتون به نام کوکولیتوفور و دیاتوم‌ها را پیدا کرد. استوارت بیان می‌کند بدیهی است که امکان تشخیص بین گرو‌های مختلف فیتوپلانکتون‌ها بسیار مفید خواهد بود زیرا هر کدام از آنها کاربردی متفاوت در اکوسیستم را دارند.

بیابان‌های اقیانوسی:

بررسی رنگ دریا‌ها و اقیانوس‌ها نتایج قابل توجهی را به همراه داشت. سال گذشته محققان امریکایی نتایج نحقیق را منتشر کردند که نشان می‌داد چگونه سطح کلروفیل در اقیانوس در سراسر جهان بین سال های ۱۹۹۸ و ۲۰۱۲ تغییر کرده است.

هیچ روند کلی‌ای وجود ندارد اما تغییر رنگی که توسط ماهواره‌ها به ثبت رسیده است نشان می‌دهد که سطح کلروفیل‌ها در اقیانوس‌های نیمکره شمالی کاهش ودر بعضی از اقیانوس‌های نیمکره جنوبی افزایش یافته است. این موضوع باعث شده است که این محدوده‌های دریایی با سطح کلروفیل پایین به طور خاص که با نام بیابان‌های اقیانوسی معروف هستند را نتیجه افزایش دمای دریا در نظر بگیرند. او می‌گوید که مناطق بیابانی اقیانوس در نیمکره شمالی در حال بزرگ‌تر شدن هستند که یک مسئله نگران‌کننده است. این اطلاعات توسط حسگر‌های دیگر هم به اثبات رسیده است. پس حالا مطمئن هستیم که اتفاقی در حال وقوع است.

دیگران معتقدند که هنوز اطلاعات کافی که ثابت کند گرم شدن جهانی برسطح فیتوپلانکتون در دریا‌ها تاثیر گذاشته، جمع‌آوری نشده است. موردی که ممکن است در چرخه‌های ۱۵ ساله یا بیشتر تغییر کند. بعضی از مطالعات پیشنهاد می‌دهند که دانشمندان نیاز به بررسی رنگ دریا‌ها و اقیانوس‌ها دربیشتر از ۴۰ سال را دارند که بتوانند تعیین کنند، تغییرات آب و هوایی بر فیتوپلانکتون ها تاثیر می‌گذارد یا خیر و این می‌تواند به این معنی باشد که ما باید تا سال ۲۰۳۸ صبر کنیم تا نتایجی دقیق براساس مطالعات با کیفیت داشته باشیم.

تنها در آن زمان ما می‌توانیم بفهمیم که رنگ اقیانوس‌ها تغییر کرده است یا نه و اگر جواب مثبت است این تغییر تا چه میزان بوده است. و سپس می‌توانیم نتیجه بگیریم که آیا انسان در حال تاثیر بر تعداد فیتوپلانکتون‌ها و چرخه کربن است یا خیر.