Am Grund des Toten Meeres stehen Türme aus Salz. Bis zu sieben Meter ragen sie in etwa 30 Metern Wassertiefe auf, manche sind über sieben Meter hoch und zwei bis drei Meter breit. Aus ihren weißen Spitzen quillt klare Sole, an den Kontaktzonen mit dem Seewasser wachsen neue Kristalle. Taucher sprechen wegen des flimmernden Aussehens von „Weißen Rauchern“ – obwohl dort kein Rauch aufsteigt, sondern Flüssigkeit.

Untersucht hat die ungewöhnlichen Gebilde ein interdisziplinäres Team um den Hydrogeologen Christian Siebert vom Helmholtz-Zentrum für Umweltforschung. Zwischen 2012 und 2018 entnahmen die Forschenden Wasser- und Gesteinsproben an Land, vom Boot und bei Tauchgängen. Im Mittelpunkt standen aktive Schlote bei Darga und in Jake’s Bay. Die Arbeit entstand unter anderem im Umfeld der TU Bergakademie Freiberg.

Salz wächst aus einem inneren Kanal

Viele der kleineren Schlote sind ein bis zwei Meter hoch. Junge Exemplare tragen feine, verzweigte Salznadeln; andere erinnern an schlanke Säulen mit schmalem Stiel oder an breite, unregelmäßig ausgefranste Spitzen. Ältere Bereiche sind teils von braunen Sedimenten bedeckt. Die Formen erzählen von wechselnden Wachstumsbedingungen: Manche Säulen zeigen unterschiedlich dicke und wellige Abschnitte.

Für Proben aus dem Inneren öffneten die Taucher Schlotspitzen und schoben dünne Kunststoffschläuche in die Kanäle. Mit gereinigten Spritzen zogen sie die Flüssigkeit langsam heraus, damit kein Seewasser hineingeriet. Vergleichsproben kamen direkt aus dem See sowie aus Brunnen und Quellen im Umland.

Mikro-Computertomografien an der TU Bergakademie Freiberg machten anschließend die Wasserwege sichtbar. Im Schaft verläuft ein zentraler Versorgungskanal, der sich nach oben in feinere Kanäle und Austrittsöffnungen verzweigt. Tragendes Mineral ist Halit, also Steinsalz. Mit der Zeit wachsen die Kristalle zu größeren, durchsichtigen Würfeln zusammen. Kleinere Seitenkanäle verschließen sich, die Außenwand wird dichter, und der Wasserstrom konzentriert sich zunehmend auf den Hauptkanal.

Hier könnte Ihr Advertorial stehen
Ein Advertorial bietet Unternehmen die Möglichkeit, ihre Botschaft direkt im redaktionellen Umfeld zu platzieren

Wie schnell das gehen kann, zeigte ein Versuch bei Darga: Nach dem Öffnen einer Schlotspitze beobachteten die Forschenden vier Tage lang das neue Kristallwachstum. Unter diesen Bedingungen entstand etwa ein Zentimeter pro Tag. Auf lange Sicht dürfte die Rate schwanken, weil sich Seetemperaturen und die Druckverhältnisse zwischen Grundwasser und See verändern.

Wenn zwei Flüssigkeiten aufeinandertreffen

Im Toten Meer tritt an manchen Stellen salzhaltiges Grundwasser aus dem Boden. Das zufließende Wasser stammt aus Grundwasserleitern im Judäischen Bergland und bewegt sich in das tiefer gelegene Seebecken. Auf seinem Weg durchquert es Ablagerungen früherer Seen, löst Salz aus mächtigen Schichten und vermischt sich mit älterer Porensole. Tonminerale tauschen geladene Teilchen mit dem Grundwasser aus und verändern dadurch seine chemische Zusammensetzung.

An den Austrittsstellen treffen chemisch unterschiedliche Flüssigkeiten zusammen. Chlorid aus dem Seewasser gelangt in die aufsteigende Sole; dadurch enthält sie mehr Halit, als gelöst bleiben kann. Das Salz kristallisiert unmittelbar an den Öffnungen und formt die hellen Kronen mit ihren Kanten und Verzweigungen. Auch der Austausch von Magnesium, Calcium und weiteren Ionen beeinflusst das Wachstum.

Die gemessene Dichte der Schlotsole beträgt 1,209 Gramm pro Kubikzentimeter, die des Seewassers 1,242 Gramm. Die leichtere Sole steigt deshalb durch das dichtere Wasser auf – wie ein klarer Wasserstrahl. Unter Wasser sieht das aus wie flimmernder Rauch. Chemische Modellrechnungen rekonstruierten die Mischung aus Grundwasser, gespeicherter Seesole und gelösten Mineralen. Das radioaktive Isotop Chlor-36 half, die Anteile verschiedener Wasserquellen und des gelösten Salzes zu unterscheiden.

In den Kristallproben fanden sich außerdem DNA-Spuren von Bakterien aus weniger salzigen Lebensräumen sowie von salzliebenden Archaeen. Das bedeutet nicht, dass an den Schlotspitzen eine aktive Lebensgemeinschaft lebt. Nachweisbar war eingeschlossenes Erbmaterial.

Ein See verliert Wasser – und Stabilität

Seit mehr als 50 Jahren sinkt der Wasserspiegel des Toten Meeres um etwa einen Meter pro Jahr; über Jahrzehnte wurde ebenfalls ein Rückgang von ungefähr einem Meter jährlich dokumentiert. Verantwortlich sind geringerer Zufluss, die Abtrennung wichtiger Zuflüsse sowie zunehmende Verdunstung durch Trockenheit und Hitze. Der Wasserspiegel liegt derzeit etwa 438 Meter unter dem Meeresspiegel. Für die Anrainerstaaten wird dadurch auch der Zugang zu Grundwasserressourcen schwieriger.

Mit dem sinkenden See verlagert sich unter dem Ufer die Grenze zwischen weniger salzigem Grundwasser und dichter Seesole. Grundwasser erreicht Salzschichten, die früher vor Auflösung geschützt waren, und vergrößert vorhandene Hohlräume. Diese Lagen entstanden beim Rückzug des Vorgängersees Lisan vor etwa 10.000 Jahren und wurden später von Sedimenten bedeckt.

Modellrechnungen des Geological Survey of Israel zeigen einen möglichen Kreislauf: Zunächst löst Wasser örtlich mehr Salz. Dadurch entstehen durchlässigere Wege, die weiteren Wasserzufluss fördern und die Auflösung verstärken. So können bevorzugte Kanäle und größere Hohlräume wachsen. Welche Bereiche betroffen sind, hängt unter anderem von Klüften, der Durchlässigkeit der Schichten und dem Salzgehalt des Grundwassers ab.

Oben wird das sichtbar, wenn Hohlraumdecken einstürzen und Erdfälle entstehen. Rund um das Tote Meer bildeten sich Tausende solcher Einsturzkrater; einige sind laut UFZ etwa 100 Meter breit und 20 Meter tief. Am Badeplatz Mineral Beach stürzte der Eingangsbereich über Nacht ein. Verletzt wurde niemand.

Weiße Raucher als Warnsignal

Eine Studie im Fachmagazin „Science of the Total Environment“ beschreibt die Schlote als mögliche Frühwarnindikatoren: Sie bildeten sich an Orten, an denen die Landoberfläche später großflächig absank. Das Vorkommen kann anzeigen, wo Grundwasser besonders stark Salz löst und anschließend in den See austritt.

Für das Hinterland von Jake’s Bay berechneten die Studienautoren anhand von Abfluss und Wasserchemie einen jährlichen Verlust von etwa 290 Kubikmetern Steinsalz. Gefährdete Uferbereiche könnten damit für weitere Untersuchungen ausgewählt, verborgene Hohlräume gezielter gesucht werden. Eine konkrete Vorwarnzeit für den Einsturz eines bestimmten Grundstücks liefert das Verfahren bisher allerdings nicht. Ob eine Karte der Schlote spätere Erdfälle zuverlässig vorhersagt, müsste durch wiederholte Beobachtungen und Vergleiche mit dokumentierten Einsturzstellen geprüft werden.

Siebert schlägt autonome Wasserfahrzeuge mit Fächerecholoten oder Seitensichtsonar vor, um die Schlote großflächig zu vermessen. Solche Fahrzeuge könnten präzise kartieren und akut gefährdete Regionen ausweisen. In flachen Bereichen wären zusätzlich Luftaufnahmen möglich. Das klingt nach viel Technik für eine Landschaft, in der am Ende doch ein Loch dort auftauchen kann, wo gestern noch fester Boden war.

Die Autoren halten weitere Vorkommen in anderen stark salzhaltigen Gewässern für möglich, sofern dort chemisch unterschiedliche Solen zusammentreffen und Halit auskristallisiert. Ob diese Bedingungen in anderen Seen bestehen, muss erst untersucht werden.

Grundlage der Forschung sind unter anderem die Studien „A new type of submarine chimneys built of halite“ in Science of the Total Environment, DOI: 10.1016/j.scitotenv.2024.176752, und „Salt dissolution and sinkhole formation along the Dead Sea shore“ im Journal of Geophysical Research: Solid Earth, DOI: 10.1029/2005JB004038.

Quelle: Forschung und Wissen
Zusätzliche Informationen: ZDFheute