Une étude, dont les résultats intitulés «Observed glacier and volatile distribution on Pluto from atmosphere–topography processes» ont été publiés dans la revue Nature, a permis, grâce à des simulations numériques, de résoudre le mystère de la distribution observées sur Pluton de différents types de glaces, en particulier, il a été montré que l'insolation sur Pluton et la nature de son atmosphère favorisent la condensation d'azote près de l'équateur, dans les régions de basse altitude, entrainant une accumulation de glace d'azote au fond de Sputnik Planum, un vaste bassin topographique.

Rappelons tout d'abord que, parmi les types de glaces qui recouvrent Pluton, la glace d’azote est la plus volatile: elle forme ainsi «en se sublimant (à -235 °C) une fine atmosphère, en équilibre avec le réservoir de glace en surface». La sonde New Horizons en juillet 2015 a fait apparaître «que ce réservoir d'azote solide est extrêmement massif, et essentiellement contenu dans 'Sputnik Planum', un bassin topographique situé entre les tropiques de Pluton».

Par ailleurs, du givre de méthane a été observé partout dans l'hémisphère nord, sauf à l'équateur («L’hémisphère sud n'a pu être observé par New Horizons car il était plongé dans la nuit»), «tandis que la glace de monoxyde de carbone a été détectée, en faible quantité, seulement dans Sputnik Planum».

Comme jusqu'ici «la répartition de ces différentes glaces sur Pluton restait inexpliquée», l'étude ici présentée, en vue de «mieux comprendre les processus physiques à l'œuvre sur Pluton», a élaboré «un modèle thermique de la surface de la planète naine capable de simuler les cycles de l’azote, du méthane et du monoxyde de carbone sur des milliers d'années». Ce modèle a été ensuite comparé «aux observations fournies par la sonde New Horizons».

Il a été ainsi démontré «que c'est l'équilibre solide-gaz de l'azote qui permet de le piéger sous forme de glace dans Sputnik Planum», car «au fond de ce bassin, la pression de l'atmosphère (et donc de l’azote gazeux) est plus forte, et la température est plus élevée qu’à l’extérieur, ce qui permet à l’azote de s’y condenser en glace (notons que «ce mécanisme simple est aussi observé sur Mars»).

En outre, «les simulations numériques décrivent également le cycle du méthane et du monoxyde de carbone»: plus précisément, «du fait de sa volatilité proche de celle de l'azote, la glace de monoxyde de carbone est entièrement séquestrée avec l'azote dans le bassin, conformément aux détections de New Horizons», tandis que la plus faible volatilité de la glace de méthane aux températures régnant sur Pluton lui permet «d'exister ailleurs que dans le glacier de Sputnik Planum» puisque le modèle montre «que du givre de méthane pur couvre de façon saisonnière les deux hémisphères, en accord avec les données de New Horizons».

En conséquence, ce scénario montre que «ce sont des principes physiques bien connus qui sont à l'origine de ce cocktail de glace sur Pluton et de sa spectaculaire activité, une des plus étonnantes du système solaire» sans qu'il soit nécessaire de faire appel à une «connexion avec un réservoir d'azote interne pour expliquer la formation du glacier de Sputnik Planum, comme le suggéraient de précédentes études».

Pour finir, signalons que ces simulations conduisent à prédire que la pression atmosphérique qui «est actuellement à son maximum saisonnier» («l'année sur Pluton dure 248 années terrestres») va «diminuer dans les prochaines décennies, tandis que les givres saisonniers tendront à disparaître» (le glacier, pour sa part, «est à peine modifié par le cycle saisonnier»).