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O falso fundo do mar a 300 metros que subia à noite

O eco que o sonar da Marinha americana registrou em 1942 era feito de bichos: a maior migração diária do planeta.

Peixes e plâncton subindo à noite

Em 1942, físicos da Divisão de Pesquisa de Guerra da Universidade da Califórnia ligaram um sonar a bordo do navio USS Jasper, ao largo de San Diego. O aparelho devolveu um eco de fundo a cerca de 300 metros, numa região onde as cartas náuticas marcavam mais de um quilômetro de água.

O sonar funciona como um grito na escuridão. O navio dispara um pulso de som para baixo e cronometra quanto tempo o eco leva para voltar. Como o som anda a uns 1.500 metros por segundo na água do mar, o tempo cronometrado vira medida de profundidade.

A Marinha americana tinha pressa em dominar esse instrumento. Submarinos alemães afundavam navios aliados no Atlântico, e o sonar era o único jeito de enxergar um casco escondido sob a superfície.

Um fundo raso onde deveria haver abismo era um problema sério. Um eco falso podia esconder um submarino real, ou mandar um destróier atacar o nada.

Os técnicos conferiram o equipamento e repetiram a medição. O eco continuava lá, firme, com cara de chão. Só que o chão se mexia.

Durante o dia, a camada ficava entre 250 e 450 metros. Ao entardecer, começava a subir. À noite, chegava perto da superfície e se espalhava. Antes do nascer do sol, afundava de novo e voltava ao lugar de origem.

Nenhum leito marinho sobe e desce todos os dias seguindo o relógio do sol. A equipe deu ao eco um apelido de trabalho: falso fundo, ou fundo fantasma.

Durante a guerra, o achado ficou em sigilo. Os relatórios circularam entre militares e cientistas contratados, e o mistério ficou sem nome público por alguns anos.

Quem resolveu foi um biólogo. Ele desconfiou que o fundo fantasma não era feito de rocha, nem de água com temperatura diferente, nem de defeito no aparelho, e foi atrás do eco com uma rede de plâncton.

Para entender o que ele achou, é preciso saber como um bicho de dois centímetros consegue devolver o som igual a uma pedra.

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I  O Mecanismo

Bolhas que cantam no escuro

O biólogo era Martin Wiggo Johnson, do Instituto Scripps de Oceanografia, em La Jolla, na Califórnia. Em 1945, ele propôs que a camada era uma multidão de animais que subia para a superfície ao anoitecer e descia de manhã.

Os oceanógrafos chamaram o eco de camada de dispersão profunda (em inglês, deep scattering layer, o estrato que espalha o som). O nome foi cunhado pelo geólogo Robert Dietz, da Marinha americana, em 1948.

Um animal reflete som quando o corpo dele tem densidade muito diferente da água em volta. Carne e casca de camarão quase não fazem diferença: são feitas de água em boa parte.

Gás faz toda a diferença. Muitos peixes pequenos do oceano aberto, como os peixes-lanterna (mictofídeos, peixes de poucos centímetros com pintas que brilham no escuro), têm uma bexiga natatória (bolsa de gás que regula a flutuação).

Cada bolha vibra mais forte numa frequência própria, que depende do tamanho dela e da pressão da água. Quando a frequência do sonar acerta essa nota, o eco dispara. Por esse motivo a camada aparece forte num aparelho e fraca em outro.

Por trás dos peixes vem a massa principal: o zooplâncton (animais minúsculos que flutuam na água), com copépodes, krill e larvas. Eles devolvem eco mais fraco, mas são tantos que a camada inteira ganha espessura.

A viagem diária segue a luz. Os animais acompanham uma faixa de claridade fraca e constante, chamada isolume (a linha de mesma intensidade de luz). Quando o sol baixa, essa faixa sobe, e eles sobem junto.

O motivo é comer sem ser comido. Perto da superfície fica a comida, as algas microscópicas que fazem fotossíntese. Lá também ficam os predadores que caçam pela visão. No escuro do fundo, o zooplâncton fica invisível.

A solução é comer de noite e se esconder de dia. Um copépode de dois milímetros nada centenas de metros para cima e para baixo a cada 24 horas, o equivalente a uma pessoa caminhando dezenas de quilômetros só para jantar.

Johnson testou a hipótese no mar. Arrastou redes na profundidade do eco durante o dia e perto da superfície à noite, e encontrou os mesmos tipos de animais nas duas posições. O fundo falso era uma multidão viva.

II  Por que Importa

A esteira de carbono que nada

A migração vertical diária acontece em todos os oceanos, dos trópicos ao Ártico. Os biólogos a tratam como o maior deslocamento diário de biomassa do planeta, porque nenhum movimento em terra envolve tanta massa viva todos os dias.

A conta do tamanho da multidão mudou em 2014. Xabier Irigoien e colegas publicaram na Nature Communications uma estimativa feita com dados acústicos de uma expedição de volta ao mundo, a Malaspina, de 2010.

O resultado: os peixes da zona mesopelágica (a faixa entre 200 e 1.000 metros, onde a luz do sol chega muito fraca) somam pelo menos 10 bilhões de toneladas. A estimativa anterior, baseada em redes de pesca, era cerca de dez vezes menor.

As redes subestimavam porque os peixes-lanterna enxergam a rede chegando e fogem. O sonar não dá chance de fuga. O mesmo eco que enganou a Marinha em 1942 virou a ferramenta para pesar o oceano.

Os oceanógrafos chamam o processo de bomba biológica (a transferência de carbono da superfície para o fundo pelos seres vivos). A versão mais conhecida é passiva: restos de algas e fezes afundam devagar.

A migração faz uma versão ativa e rápida. O zooplâncton digere, respira e excreta em profundidade, e o carbono fica longe da atmosfera por décadas ou séculos. Em 2000, Deborah Steinberg e colegas, na revista Deep-Sea Research, mediram esse transporte ativo perto das Bermudas e mostraram que ele soma uma parcela relevante ao carbono que afunda passivo.

A migração também segue a lua. Em 2016, Kim Last e colegas mostraram na Current Biology que, durante a noite polar do Ártico, quando o sol não nasce por meses, o zooplâncton afunda em massa nas noites de lua cheia e sobe nas de lua nova.

O eco também mudou a guerra. A Marinha americana aprendeu a usar a camada como cortina: um submarino que fica dentro dela confunde o sonar inimigo. Durante a Guerra Fria, mapear o eco virou rotina militar.

A pesca olha para o mesmo eco com outra intenção. Os peixes-lanterna são a maior reserva de peixe ainda não explorada, e empresas já estudam transformá-los em ração. Tirar essa massa do mar desligaria parte da esteira de carbono que ela mantém girando.

III  A Fonte

Johnson, Scripps, 1948

A primeira descrição publicada do eco saiu em 1948. Carl Eyring, Ralph Christensen e Russell Raitt, da Divisão de Pesquisa de Guerra, assinaram o artigo “Reverberation in the Sea” (reverberação no mar) no Journal of the Acoustical Society of America.

O texto relatava a camada a cerca de 300 metros de dia, a subida no crepúsculo e a descida no amanhecer. Os autores registraram o padrão sem afirmar o que o causava, porque a acústica sozinha não dizia que tipo de animal estava ali.

No mesmo volume de 1948, o Journal of Marine Research publicou o artigo de Martin Wiggo Johnson. Ele juntou as amostras de rede ao padrão do sonar e defendeu a explicação biológica.

A hipótese de Johnson venceu, mas com uma correção. Ele apostava sobretudo no zooplâncton. Nas décadas seguintes, pesquisadores como Eric Barham, do Laboratório de Eletrônica da Marinha americana em San Diego, e Richard Backus, do Instituto Oceanográfico de Woods Hole, mostraram que boa parte do eco forte vinha da bexiga natatória dos peixes pequenos.

Barham chegou a descer no batiscafo Trieste, um submersível de mergulho profundo, nos anos 1960, para ver a camada com os próprios olhos. Ele contou peixes-lanterna e sifonóforos (parentes das águas-vivas com boias de gás) na profundidade exata do eco.

Os mergulhos também mostraram que a camada raramente é uma faixa única. Em muitos mares há várias camadas empilhadas, cada uma formada por um grupo diferente de animais, e cada uma começa a subir num horário próprio ao entardecer.

O que ainda não se sabe tem nome. Ninguém tem a conta fechada de quanto carbono a migração leva para o fundo no oceano inteiro, porque as medições cobrem poucos pontos e variam com a estação.

Também falta saber quantos peixes há de fato. A estimativa de 10 bilhões de toneladas depende de quanto som cada peixe devolve, e esse valor muda com a espécie e com o tamanho da bexiga. Irigoien e colegas trataram o número como piso, não como total.

O eco que confundiu o sonar em 1942 continua sendo o melhor instrumento para responder essas dúvidas. Navios de pesquisa e boias autônomas ouvem a camada subir e descer todas as noites, em todos os mares.

“Quantos dos animais que sobem hoje à noite carregam no corpo o carbono que vai ficar no fundo pelos próximos séculos?”

300 metros. Foi a profundidade do fundo falso que o sonar do USS Jasper registrou em 1942 (Eyring, Christensen e Raitt, Journal of the Acoustical Society of America, 1948).

Esta pauta foi escolhida por Vanda.

Continue curioso. Mirabile dictu.

CIÊNCIA BIZARRA

Parece mentira. Mas é real e está provado