Methanblasen im Baikal-Eis: Wie die weißen Scheiben entstehen

Was sind die weißen Scheiben im Baikal-Eis?

Die weißen Scheiben sind Gasblasen, die vom Grund des Sees aufgestiegen und unter der Eisdecke eingefroren sind. Sie liegen meist waagerecht im Eis, sind sehr flach und unterschiedlich groß, von kleinen Plättchen bis zu breiten Fladen. Häufig stehen viele von ihnen übereinander, sodass im klaren Eis Säulen oder Türme aus hellen Plättchen entstehen, die bis in die Tiefe der Eisdecke reichen.

Das Gas in diesen Blasen ist zum größten Teil Methan, ein farb- und geruchloses, brennbares Gas, das auch Hauptbestandteil von Erdgas ist. So beschreiben es das Limnologische Institut in Irkutsk und die NASA, die ein Foto solcher Blasen vom Baikal 2018 und 2024 als „Astronomy Picture of the Day“ zeigte. Systematische Gasanalysen gerade der gewöhnlichen Blasenstapel liegen für den Baikal allerdings kaum vor. Aus der Gewässerforschung ist bekannt, dass aufsteigende Blasen unterwegs einen Teil ihres Methans an das Wasser abgeben und dafür Stickstoff und Sauerstoff aufnehmen. Der Methananteil dürfte daher von Blase zu Blase schwanken.

Gut sichtbar sind die Blasen vor allem im Klareis, das ohne Schnee und fast ohne eigene Lufteinschlüsse gewachsen ist. In weißem Schneeeis oder unter einer Schneedecke bleiben sie verborgen. Warum das Baikal-Eis so oft durchsichtig ist, erklärt die Seite über das klare Eis des Baikalsees.

Woher stammt das Gas am Grund des Sees?

Das Methan entsteht überwiegend durch Mikroben, die in sauerstofffreien Schichten des Seebodens abgestorbene Algen, Pflanzenreste und anderes organisches Material zersetzen. Dieser Vorgang läuft in fast allen Seen ab, besonders in flachen, nährstoffreichen Buchten mit viel Schlamm. Wo sich das Gas im Sediment sammelt, entweicht es als Blasenstrom ins Wasser. Solche Austrittsstellen heißen Gasquellen oder Seeps.

Der Baikal hat darüber hinaus eine Besonderheit: Gashydrate. Das sind eisähnliche Verbindungen aus Wasser und Methan, die nur bei hohem Druck und niedriger Temperatur beständig sind. In Süßwasser gilt das am Baikal unterhalb von etwa 360 bis 380 Metern Wassertiefe. Vermutet wurden solche Vorkommen seit einer Expedition 1978, eindeutig nachgewiesen wurden sie 1997 durch Bohrungen. Der Baikal war der erste Süßwassersee, in dessen Sediment Gashydrate nachgewiesen wurden; mehr dazu auf der Seite Gashydrate am Seegrund. An 21 Stellen im Süd- und Mittelbecken wurden sie in der obersten Sedimentschicht gefunden, 2009 auch vom Tauchboot „Mir“ aus in rund 1.350 Metern Tiefe gesehen.

Ob Gas aus der Tiefe die Oberfläche erreicht, hängt von der Form ab, in der es aufsteigt. Gewöhnliche Gasblasen aus mehreren Hundert Metern Tiefe lösen sich unterwegs fast vollständig im Wasser. Granin und Kollegen vom Limnologischen Institut beobachteten 2013 jedoch, dass sich Bruchstücke von Gashydraten vom Grund lösen und als feste Brocken aufsteigen. Ihre Berechnungen zeigen, dass schon Stücke ab rund 2,5 Zentimetern Radius die Oberfläche erreichen können, bevor sie zerfallen. Dabei wird sehr viel Gas frei: Ein Volumen Hydrat enthält ein Vielfaches seines eigenen Volumens an Methan.

Wie entstehen die Stapel aus Blasen im Eis?

Die Stapel entstehen, weil eine Gasquelle über Wochen immer wieder Blasen abgibt, während die Eisdecke darüber stetig nach unten wächst. Jede Blase steigt auf, stößt an die Unterseite des Eises und breitet sich dort zu einer flachen Linse aus. Innerhalb von Stunden bis Tagen umschließt das nachwachsende Eis diese Linse. Die nächste Blase aus derselben Quelle stößt dann einige Millimeter oder Zentimeter tiefer an die neue Eisunterseite und friert unter der ersten ein. So bauen sich Lage um Lage senkrechte Säulen auf.

Die Abstände zwischen den Lagen erzählen deshalb die Geschichte des Winters. Wächst das Eis schnell, liegen die Scheiben weit auseinander, bei langsamem Wachstum oder starkem Gasstrom dicht übereinander. Fließt viel Gas, verschmelzen die Blasen zu größeren Taschen. Die Forscherin Katey Walter Anthony und Kollegen haben solche Blasenmuster in Seen Sibiriens und Alaskas in vier Klassen eingeteilt, von einzelnen, getrennten Bläschenlagen bei schwachen Quellen über zusammengewachsene Gaskammern bis zu sogenannten Hotspots, an denen so viel Gas austritt, dass das Eis darüber offen bleibt. Je nach Klasse unterschied sich der Gasausstoß einer Quelle um mehr als das Hundertfache.

Aus dem Muster lässt sich also abschätzen, wie viel Methan ein See abgibt, ohne jede Quelle einzeln zu messen. Am Baikal kartieren Forscher des Limnologischen Instituts und des Instituts für Geographie der Russischen Akademie der Wissenschaften Blasenfelder und offene Stellen inzwischen auch mit Drohnen. Dabei zeigte sich, dass an Orten, an denen man eine einzelne Gasfahne vermutet hatte, mehrere Quellen dicht beieinander liegen.

Warum sind die Blasen flach und weiß?

Flach sind die Blasen, weil das Gas von unten gegen die waagerechte Eisdecke gedrückt wird. Der Auftrieb presst die Blase an die Unterseite, die Oberflächenspannung hält sie zusammen, und so breitet sie sich zu einer Linse oder Scheibe aus, ähnlich einem Tropfen auf einer Glasplatte, nur kopfüber.

Weiß erscheinen sie, weil Licht an der Grenze zwischen Eis und Gas stark zurückgeworfen wird. Licht, das aus dem Eis schräg auf eine solche Grenzfläche trifft, kann nicht in das Gas übertreten und wird vollständig reflektiert, ein Effekt, den man auch an Luftblasen in einem Wasserglas sieht. Vor dem dunklen Hintergrund des tiefen Wassers wirken die Scheiben deshalb hell, fast wie eingeschlossene Wolken.

Wo im Eis sieht man die Blasen?

Blasen findet man überall dort, wo Gas vom Grund aufsteigt und das Eis klar und schneefrei ist. Häufig sind das flache Buchten mit schlammigem Grund, daneben Bereiche über Gasquellen im tieferen See. Wo die Felder liegen, wechselt mit der Eislage jedes Winters. In einem Jahr ist eine Bucht voller Blasenstapel, im nächsten liegt Schnee darauf.

Wissenschaftlich beschrieben sind vor allem Felder mit besonderen Eisformen. Im Südbecken untersuchte das Limnologische Institut 2014 ein Feld aus kugeligen Eisbrocken, das Einheimische Kolobownik nennen. In den obersten zehn Zentimetern dieses Eises maßen die Forscher bis zu 35 Mikromol Methan je Liter, rund 780 ppm und damit ein Vielfaches des Werts der Luft von rund 1,9 ppm. Unterhalb von etwa 55 Zentimetern war das Eis klar und gasarm, das umliegende Eis zeigte keine erhöhten Werte. Hohle, zeltförmige Eishügel am Ufer, die Sopki, fanden sie unter anderem auf der Landzunge vor der Bucht Possolski Sor am Ostufer und nahe der Mündung des Flusses Perejomnaja im Süden des Sees. Auch in ihrer Eisdecke war der Methangehalt erhöht. Die Forscher deuten beide Formen als Spuren von Gashydraten, die bis an die Oberfläche gelangt sind.

Über besonders aktiven Quellen bleibt der See auch bei strengem Frost offen. Russische Forscher beschrieben 2018 eine kreisrunde Wasserfläche von mindestens 30 Metern Durchmesser, über der ausströmendes Gas die Eisbildung verhindert. Auch mit den großen Eisringen, die in manchen Wintern auf Satellitenbildern erscheinen, wurde Methan lange in Verbindung gebracht. Inzwischen erklären die meisten Fachleute sie mit warmen Wasserwirbeln unter dem Eis. Den Stand der Forschung beschreibt die Seite über die Eisringe auf dem Baikalsee.

Ist das Methan aus dem Baikal ein Klimaproblem?

Nach heutigem Wissen gibt der offene Baikalsee nur wenig Methan an die Luft ab. Methan ist zwar ein starkes Treibhausgas, über 100 Jahre gerechnet wirkt es nach Angaben der US-Umweltbehörde EPA rund 27- bis 30-mal stärker als dieselbe Menge Kohlendioxid. Seen und andere Binnengewässer tragen weltweit einen spürbaren Teil zu den natürlichen Methanquellen bei, Schätzungen liegen bei 6 bis 16 Prozent. Der Baikal gehört aber nicht zu den großen Quellen.

Eine umfassende Messreihe von Schmid und Kollegen aus den Jahren 2002 bis 2004 ergab, dass die Methanflüsse im Baikal um Größenordnungen kleiner sind als früher angenommen. Der größte Teil des Gases aus tiefen Quellen und Schlammvulkanen wird schon im Wasser von Bakterien abgebaut, bevor es die Oberfläche erreicht. Über dem offenen See war der Austausch mit der Luft praktisch null. Nur im Bereich des Selenga-Deltas fanden die Forscher zeitweise erhöhte Werte, die auf eine örtliche Quelle hinweisen. Ähnlich ordnet es die NASA ein: Die heute austretenden Mengen seien für das Klima nicht bedeutsam.

Offen ist, welche Rolle aufsteigende Gashydrate spielen. Granin und Kollegen halten sie für einen bisher übersehenen Weg, auf dem Methan aus großer Tiefe die Luft erreichen kann, wie viel das ausmacht, ist aber nicht bekannt. Unklar ist auch, wie die Vorkommen auf eine starke Erwärmung oder größere Schwankungen des Wasserspiegels reagieren würden. Erdbeben können Hydrate im Sediment zudem lockern. Medienberichte über eine riesige, unter dem Eis gefangene Methanblase, die explodieren könnte, wiesen Kouraev und Kollegen 2021 als unbegründet zurück.

Darf man die Blasen anzünden?

Davon ist abzuraten, auch wenn Videos von brennenden Eisblasen beliebt sind. Wird eine größere Gasblase angebohrt oder aufgeschlagen, strömt das Methan aus und kann sich an einer Flamme schlagartig entzünden. Die Stichflamme ist kurz, reicht aber für Verbrennungen an Händen und Gesicht, und wer sich über das Loch beugt, ist ihr direkt ausgesetzt.

Gefährlicher als das Feuer ist für die meisten Besucher das Eis selbst. Über aktiven Gasquellen ist es oft dünner oder durchlöchert, weil der Gasstrom das Wasser darunter in Bewegung hält und die Eisbildung stört. Ein dichtes Blasenfeld kann deshalb ein Hinweis auf eine Schwachstelle sein. Auch die rauen Kolobownik-Felder und die hohlen Sopki am Ufer sind keine sicheren Standplätze. Dazu kommen die übrigen Gefahren des Seeeises, von frisch zugefrorenen Spalten bis zum mürben Frühjahrseis. Einen Überblick über alle Erscheinungen des Winters gibt die Seite zum Baikalsee im Winter.

Quellen: Granin et al. (2019): Methane hydrate emergence from Lake Baikal, Scientific Reports; NASA APOD: Methane Bubbles Frozen in Lake Baikal; US EPA: Understanding Global Warming Potentials. Stand: Oktober 2026.