Ученые и космонавты в течение нескольких десятилетий наблюдали на весеннем льду озера Байкал огромные кольца. Российские исследователи впервые заметили их на спутниковых снимках в начале 2000-х годов, но всеобщее внимание к ним возросло в апреле 2009 года, когда два ледовых кольца сфотографировали с МКС.
Вокруг этого загадочного явления стали распространяться мистификации и теории заговора. Но десятилетия спутниковых наблюдений и полевых исследований, наконец, пролили свет на процесс формирования ледовых колец.
«Результаты наших полевых исследований показывают, что кольца образуются в присутствии теплых водоворотов, которые циркулируют по часовой стрелке под ледяным покровом. В центре водоворота, несмотря на теплую воду, лед не тает, потому что течения слабые. Но на границе потоки сильнее, и теплая вода приводит к быстрому таянию», — объяснил Алексей Кураев, гидролог из Университета Тулузы.
Во время полевых работ Кураев и его коллеги из Франции, России и Монголии пробурили отверстия вблизи ледовых колец и установили датчики, способные измерять температуру и соленость водяного столба на глубине 200 метров. Обычно вода в водоворотах была на 1–2 °C теплее окружающей. Они также обнаружили, что водовороты имеют линзообразную форму, что часто встречается в океане, но не в озерах.
Анализ метеорологических и гидрологических данных показывает, что водовороты обычно начинают появляться осенью, еще до того как озеро покрывается льдом. Скорее всего, они образуются из-за постоянных ветров и притока воды из определенных рек. Форма береговой линии и дна озера также влияет на место их образования и движение.
Снимок, полученный спутником Landsat 1 апреля 2016 года, показывает ледовое кольцо в центральной части озера у мыса Нижнее Изголовье — одно из мест, где кольца наблюдаются чаще всего. Из 57 колец, обнаруженных на Байкале, около 13 находились в этом районе. По словам Кураева, это, вероятно, связано с расположенным здесь подводным каньоном. Тонкий лед кольца выглядит темнее и прозрачнее, чем окружающий его белый, более толстый лед.
Последний раз ледовые кольца зафиксировали из космоса 25 апреля 2019 года. Снимок был сделан спутником НАСА «Терра».
Туристы зимой часто ездят по замерзшему озеру на автомобилях, и ледовые кольца могут представлять для них серьезную опасность. Например, за несколько недель до того, как было получено это спутниковое изображение, микроавтобус провалился под лед на краю кольца и утонул; к счастью, водитель и пассажиры сумели вовремя выбраться из салона. Несколько дней спустя еще один автомобиль провалился и застрял на границе кольца.
Чтобы понять, где и как часто образуются ледовые кольца, ученые просмотрели все доступные спутниковые снимки озера Байкал, начиная с 1969 года, и идентифицировали десятки колец. Большинство наблюдалось в марте или апреле и имело диаметр от 5 до 7 километров — слишком большой, чтобы их можно было распознать с земли. Некоторые кольца были недолговечны и исчезали через день. Другие сохранялись в течение нескольких недель или месяцев.
Одна из наиболее обсуждаемых теорий как в научном сообществе, так и в СМИ заключалась в том, что к образованию колец могут быть причастны газовые гидраты метана, обнаруженные на дне озера. Но работа Кураева показывает обратное.
Изучая архивы снимков, полученных спутниками Landsat и «Терра», ученые выявили несколько колец над мелкими частями озера, где условия не способствуют образованию газовых гидратов. Они также обнаружили гигантские кольца на снимках озера Хубсугул в Монголии и Телецкого озера в российской Республике Алтай, оба этих озера мельче Байкала и не имеют газовых выбросов.