Feenkreise: So entstehen die rätselhaften Strukturen – und darum könnten sie künftig zur Energiegewinnung beitragen

Feenkreise waren lange Zeit ein geologisches Rätsel. Nun haben Wissenschaftler herausgefunden, wie die großflächigen Naturphänomene der Energiewirtschaft nutzen könnten. Und auch wenn noch viel geforscht werden muss: Die Experten sind begeistert.

Eine neue Studie erklärt, warum „Feenkreise“ – runde Stellen, an denen die Vegetation geschädigt ist, wie hier im São Francisco Becken in Brasilien – absinken und wie ihr Durchmesser mit der Tiefe der Wasserstoffquelle zusammenhängt. Bild: Alain Prinzhofer

Feenkreise sind runde Einsenkungen im Boden, die kaum oder nur wenig Vegetation aufweisen. Seit Jahrzehnten sind sie ein Rätsel der Geowissenschaften. Vielleicht weisen die Strukturen auf eine vielversprechende Energiequelle von morgen hin: Wasserstoff. Bisher lässt sich jedoch schwer abschätzen, wo und in welcher Tiefe die natürlichen Wasserstoffvorkommen liegen.

„Bevor teure Bohrungen durchgeführt werden können, müssen wir verstehen, wie Feenkreise entstehen, wie groß das Vorkommen sein könnte und wie tief gebohrt werden muss.“

– Martin Schöpfer vom Institut für Geologie der Universität Wien, Mitarbeiter von NiMBUC Geoscience

Forschende der Universität Wien haben darum Feenkreise genauer untersucht. In ihrer aktuellen Studie zeigen sie, wie die Naturphänomene dabei helfen könnten, Größe und Tiefe von Wasserstoffreservoirs im Untergrund zu bestimmen. Die Arbeit wurde im Fachjournal Geology veröffentlicht.

Rätselhafte Strukturen überall auf der Welt

Feenkreise treten in unterschiedlichen Regionen der Erde auf: im russischen Kraton, in Brasilien, den USA, Namibia oder Australien. Sie messen oft mehrere hundert Meter im Durchmesser und sind wenige Meter tief. Erst seit etwa zehn Jahren ist klar, dass aus den Einsenkungen natürlicher Wasserstoff austritt. Doch warum sie absinken und ob ihre Ausdehnung auf die Tiefe der Quelle schließen lässt, war lange unklar.

Modelle mit unterschiedlicher Sedimentdicke H und unterschiedlichen Verdichtungsgraden λ am Ende der Phase des Gaseintritts, farblich gekennzeichnet nach effektiver Sättigung. Bild: Schöpfer, Detournay & Tari, 2025

Doch genau diese Informationen sind für die Energiebranche von hohem Wert. Denn natürlich im Untergrund entstehender Wasserstoff könnte eine nahezu CO₂-freie Alternative zu fossilen Energieträgern darstellen. „Diese Erkenntnisse sind ein echter Durchbruch“, sagt Bernhard Grasemann, stellvertretender Leiter des Wiener Instituts für Geologie. „Feenkreise könnten so künftig als natürliche Wegweiser dienen, um unterirdische Wasserstoffquellen zu finden – eine potenziell unerschöpfliche und umweltfreundliche Energiequelle.“

Schöpfer und sein Team, unterstützt vom Erdölkonzern OMV, nutzten Computersimulationen, um die geomechanischen Vorgänge hinter den Feenkreisen zu erklären. Demnach spielt das Zusammenspiel von Gas- und Wasserströmungen im Sediment eine entscheidende Rolle.

Zunächst dringt Wasserstoff aus einer punktförmigen Quelle in lockere Erdschichten, etwa Sand oder Ton, die mit Grundwasser gesättigt sind. Dabei wird Wasser verdrängt, Gase steigen nach oben, die Oberfläche hebt sich leicht an.

„Man könnte sagen, das Sediment geht auf wie ein Soufflé, allerdings laufen hier geomechanische Prozesse ab, beim Soufflé aber chemische“, veranschaulicht Schöpfer.

Modelle mit unterschiedlicher Sedimentdicke H und für unterschiedliche Verdichtungsraten λ in ihrer Endphase, farblich gekennzeichnet für plastische Verformung. Die Verschiebungen sind um den Faktor 10 übertrieben dargestellt. Bild: Schöpfer, Detournay & Tari, 2025

Sobald jedoch der Zustrom versiegt, sinkt der Druck in den Poren des Sediments. Das Material verdichtet sich, die Erdoberfläche sackt ab. Auf diese Weise entstehen die typischen Feenkreise. Die Simulationen zeigten zudem, dass Durchmesser und Einsenkungstiefe direkt mit Tiefe und Druck der Wasserstoffquelle verknüpft sind.

Hoffnung für die Energiewende

Für die Forschung ist das wichtig, denn je größer ein Feenkreis, desto tiefer und ergiebiger ist die Quelle im Untergrund. Damit könnten die Strukturen eine Art natürliche Landkarte sein, die den Weg zu Wasserstoffvorkommen weist. Auch in der Energiebranche wächst das Interesse.

„Das Interesse der Energiebranche an natürlichem Wasserstoff als potenzieller neuer Energiequelle mit vernachlässigbarem CO₂-Fußabdruck wächst, insbesondere im Vergleich zu allen anderen künstlich hergestellten Wasserstoffarten.“

– Gabor Tari, Chefgeologe bei OMV, Mitautor der Studie

Vor allem weißer oder goldener Wasserstoff – also natürlich vorkommender – sowie orangefarbener Wasserstoff gelten als vielversprechend. Sie könnten nicht nur klimafreundlicher, sondern auch kostengünstiger sein als die derzeit üblichen Varianten wie blauer, grüner oder grauer Wasserstoff.

Schöpfer gibt zu, dass weitere Studien nötig seien, um Feenkreise umfassend zu verstehen. Dazu gehören Simulationen mit verschiedenen Untergrundmaterialien, Untersuchungen von pulsierenden Gasflüssen sowie Feldstudien. Auch chemische Prozesse, die Festmaterial auflösen und so zum Absinken beitragen könnten, sind noch nicht ausreichend erforscht.

Dennoch ist die Begeisterung groß. Endlich könnten die Chancen steigen, natürliche Wasserstoffquellen aufzuspüren – und damit ein nachhaltiges Energiesystem der Zukunft geschaffen werden.

Quellenhinweis:

Schöpfer, M. P. J., Detournay, C., & Tari, G., (2025): The mechanical genesis of “fairy circle” depressions. Geology, 53, 9, 712–716.