Auf dem Baikalsee erscheinen in manchen Wintern riesige dunkle Eisringe, die Durchmesser von fünf bis sieben Kilometern erreichen. Die Kreise sind so groß, dass sie vom Boden aus niemandem auffielen und erst auf Satellitenbildern entdeckt wurden. Jahrelang rätselten Forscher, welche Kraft mitten im sibirischen Winter kilometerweite Ringe in eine meterdicke Eisdecke zeichnet. Die Antwort fand sich schließlich nicht auf dem Eis, sondern tief darunter, und sie erklärt auch, warum die Ringe für Menschen gefährlich sind.
Der Baikalsee in Sibirien ist ein Gewässer der Superlative. Er gilt als tiefster See der Erde, reicht bis 1.642 Meter hinab, ist rund 25 Millionen Jahre alt und speichert etwa ein Fünftel des flüssigen Süßwassers der Welt. Im Winter überzieht ihn eine Eisdecke, die stellenweise mehr als einen Meter dick wird und so tragfähig ist, dass Autos und Lastwagen den See auf offiziellen Eisstraßen überqueren. Für die Menschen der Region ist das gefrorene Wasser seit jeher Verkehrsweg, Fischgrund und Lebensraum. Umso erstaunlicher ist, dass sich auf dieser vertrauten Fläche über Jahrzehnte gigantische Strukturen bildeten, ohne dass sie jemand als solche erkannte. Wer auf dem Eis stand, sah höchstens einen diffusen dunklen Streifen und ahnte nicht, Teil eines Kreises von mehreren Kilometern zu sein.
Sichtbar wurde das Naturphänomen erst aus dem All. Auf Satellitenbildern der 2000er Jahre fielen Wissenschaftlern nahezu perfekte dunkle Ringe im weißen Eis auf, und als sie Archivaufnahmen durchsuchten, entdeckten sie dieselben Muster schon auf Bildern früherer Jahrzehnte. Die Ringe erschienen unregelmäßig, in manchen Wintern gar nicht, in anderen gleich mehrfach, und sie wechselten ihre Position von Jahr zu Jahr. Ein Ringband ist typischerweise etwa einen Kilometer breit und besteht aus deutlich dünnerem, dunklerem Eis, während die Fläche innerhalb des Kreises so dick und stabil bleibt wie die Umgebung. Genau diese Eigenschaft machte die Ringe im Eis des Baikalsees zu mehr als einer Kuriosität: Sie wurden zu einer versteckten Falle.
Die Eisringe auf dem Baikalsee sind kilometergroße Kreise aus dünnerem, dunklerem Eis, die auf Satellitenbildern entdeckt wurden. Sie entstehen nicht durch Gas oder Vulkane, sondern durch warme, kreisende Wasserwirbel unter der Eisdecke, die das Eis entlang ihres Randes von unten abschmelzen. Belegt wurde dieser Mechanismus durch Messungen russischer und französischer Forscher.
Bevor diese Erklärung feststand, kursierten ganz andere Vermutungen. Der Baikalsee liegt in einer aktiven Grabenzone, an seinem Grund treten Gase aus, und in seinen Sedimenten lagern Methanhydrate. Naheliegend schien deshalb, dass aufsteigende Gasblasen oder warme Quellen die Kreise formen. Andere dachten an vulkanische Wärme aus der Tiefe, und in populären Darstellungen war sogar von rätselhaften Kräften die Rede. Gegen die Gasthese sprach jedoch die schiere Größe der Strukturen: Ein Ring von sieben Kilometern Durchmesser mit scharf begrenztem Band passte nicht zu punktuell aufsteigenden Blasen. Auch die Lage der Ringe über sehr tiefen Bereichen des Sees, weit entfernt von bekannten Gasaustritten, ließ Zweifel wachsen. Das Rätsel verlangte nach Messungen direkt unter dem Eis.
Die Antwort lieferte ein Team um den Geophysiker Alexei Kouraev, das Satellitendaten auswertete, Löcher in die Eisdecke bohrte und Temperatur sowie Strömung im Wasser darunter vermaß. Die Ergebnisse, im Jahr 2016 im Fachjournal Limnology and Oceanography veröffentlicht, zeigten unter jedem Ring einen ausgedehnten, linsenförmigen Wasserwirbel, der sich im Uhrzeigersinn dreht und dessen Wasser etwas wärmer ist als die Umgebung. Im Zentrum eines solchen Wirbels bewegt sich das Wasser langsam, dort bleibt das Eis dick. An seinem Rand dagegen strömt das warme Wasser am schnellsten und trägt beständig Wärme an die Unterseite der Eisdecke heran. Genau entlang dieser Randzone dünnt das Eis von unten aus, bis sich an der Oberfläche der dunkle Kreis abzeichnet. Der Ring ist also das sichtbare Abbild eines unsichtbaren Strudels, der viele Meter unter den Füßen der Menschen kreist.
Die Untersuchungen erklärten auch, warum die Ringe wandern und nicht jedes Jahr erscheinen. Die Wirbel bilden sich bereits im Herbst vor dem Zufrieren oder unter dem jungen Eis, angetrieben von Wind, Zuflüssen und der Erdrotation, und sie können wochenlang bestehen bleiben oder sich verlagern. Fällt ein Winter besonders kalt aus, wächst das Eis schneller nach, als der Wirbel es abschmelzen kann, und es entsteht gar kein sichtbarer Ring. Vergleichbare Kreise fanden die Forscher zudem auf dem mongolischen Hovsgol-See und weiteren Gewässern der Region, womit aus dem vermeintlichen Einzelfall ein wiederkehrender Vorgang in großen, tiefen Seen wurde. Aus dem Mysterium war ein messbarer Mechanismus geworden, der sich sogar vorhersagen lässt, wenn die Wirbel rechtzeitig erkannt werden.
Gefährlich bleibt das Phänomen trotzdem. Auf den Eisstraßen des Baikalsees verlassen sich Fahrer darauf, dass die Decke im Hochwinter fast überall trägt. Ein Ringband aus stark ausgedünntem Eis ist von der Fahrbahn aus jedoch kaum zu erkennen, zumal Schnee die dunkle Färbung überdecken kann. Dokumentiert sind Fälle, in denen Fahrzeuge in der Nähe solcher Ringe einbrachen und im See versanken, und die Forscher um Kouraev verweisen ausdrücklich auf dieses Risiko. Sie schlugen deshalb vor, Satellitenbilder im Winter regelmäßig auszuwerten und bekannte Ringzonen für den Verkehr zu sperren. So wurde aus der Grundlagenforschung ein praktischer Warndienst: Dieselben Aufnahmen aus dem All, die das Rätsel einst sichtbar machten, helfen heute, Menschen von den dünnsten Stellen der Eisdecke fernzuhalten.
Die Eisringe haben den Blick der Wissenschaft auf den Baikalsee verändert. Lange galt das Wasser unter der winterlichen Eisdecke als weitgehend ruhend, doch die Wirbel beweisen, dass der See auch in der kältesten Jahreszeit in Bewegung bleibt und Wärme über weite Strecken verteilt. Damit liefern die Kreise Einblicke in den Wärmehaushalt eines Gewässers, das wegen seines Alters, seiner Tiefe und seiner einzigartigen Tierwelt ohnehin als Naturlabor gilt. Zugleich zeigen sie, wie viel selbst an vertrauten Orten übersehen werden kann, wenn der Maßstab nicht stimmt. Generationen von Fischern und Fuhrleuten überquerten die Ringe, ohne sie je als Kreise wahrzunehmen. Erst der Blick aus hunderten Kilometern Höhe enthüllte, dass der tiefste See der Erde in manchen Wintern riesige Zeichen in sein eigenes Eis schreibt.
Limnology and Oceanography, Giant ice rings on lakes Baikal and Hovsgol: Inventory, associated water structure and potential formation mechanism; doi:10.1002/lno.10268