Meereswirbel sind die Schwarzen Löcher der Ozeane
Beide haben feste Barrieren und nichts kann ihnen entkommen. Gigantische Meereswirbel verhalten sich mathematisch ähnlich wie Schwarze Löcher im Weltraum, wie ein Schweizer Mathematiker und ein US-Ozeanograph im «Journal of Fluid Mechanics» berichten. Diese Resultate könnten dabei helfen, einige offene Fragen der Ozeanforschung zu beantworten, schrieb die ETH Zürich in einer Mitteilung. Mögliche Fragen könnten das Klima betreffen, welches von den Wirbeln mit Durchmessern von über 150 Kilometern beeinflusst wird, aber auch die Ausbreitungsmuster von Müll und Öl im Meer. Versuche zu diesen Themen scheiterten bislang daran, dass Wissenschaftler die Grenzen der rotierenden Wassermassen nicht bestimmen konnten. Dies ist George Haller von der ETH Zürich und Francisco Beron-Vera von der Universität von Miami nun mit einer neuen mathematischen Methode gelungen. Sie konnten in Satellitendaten deutlich abgegrenzte Meereswirbel identifizieren.

Ring aus Lichtstrahlen
Dabei stellten sie fest, dass die Eigenschaften der Wirbel jenen von Schwarzen Löchern im All verblüffend ähneln. Schwarze Löcher ziehen dank ihrer enormen Masse sämtliche Materie in bestimmtem Abstand an – sogar Licht. Sie biegen Lichtstrahlen so stark, dass diese sich kreisförmig schliessen, was in der Relativitätstheorie Photonsphäre genannt wird. Hallo und Beron-Vera entdeckten ähnliche geschlossene Barrierelinien um bestimmte Meereswirbel, denen ebenfalls nichts entkommen kann – nicht einmal Wasser. Deshalb fungieren diese Wirbel als Transportvehikel. Die Agulhas Ringe etwa, regelmässig auftauchende Meereswirbel vor Südafrika, verfrachten salziges, warmes Wasser nordwärts.

Gefängnis für Ölpest
Als die Forscher an diesen Ringen ihre Methode testeten, stellten sie fest, dass sie das enthaltene Wasser für fast ein Jahr ohne Durchmischung mit dem umliegenden Wasser festhielten. Auch Meeresplankton, Müll oder Öl werden so „gefangen“ gehalten. Schon hat eine Kollegin in Miami die neue Methode getestet und dabei einen unbekannten Wirbel des Schwarzen-Loch-Typs im Golf von Mexiko entdeckt. Sie will diese Entdeckung nutzen, um die Ausbreitung einer möglichen zukünftigen Ölpest zu berechnen. Komplexe Wirbelströme kämen auch ausserhalb des Meeres vor, erklärten die Forscher. So könnten auch Wirbelstürme solche „Schwarzen Löcher“ sein – zum Beispiel der „Grosse Rote Fleck“ auf dem Jupiter, ein seit Jahrhunderten stabiler, mehrere zehntausend Kilometer grosser Megasturm. Inspiriert wurden die Wissenschaftler laut der ETH durch den Schriftsteller Edgar Allan Poe: In seiner Geschichte „A Descent into the Maelstrom“ beschreibt er einen stabilen Gürtel aus Schaum um einen Meeresstrudel. Diese Beschreibung veranlasste Haller und Beron-Vera, mathematisch nach solchen stabilen Gürteln zu suchen.