Seit etlichen Jahren erforschen irdische Wissenschaftler den Planeten Solaris, ein organisches, offensichtlich denkendes Gebilde, das ein Plasma-Ozean umspült. Aber von den 85 Mitgliedern der frei über dem Solarischen Ozean schwebenden Raumstation sind nur noch drei am Leben, die unter einem halluzinatorischen Syndrom leiden. Der Psychologe Kris Kelvin soll den Phantomerscheinungen in der Raumstation auf den Grund gehen und begegnet dabei seiner eigenen Vergangenheit.

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