В июне 2015 года зонд "Новые горизонты" пролетел мимо Плутона. Эта карликовая планета оказалась совсем необычной. Зонд обнаружил на поверхности Плутона область которая получила название - Равнина Спутника. Равнина Спутника - это крупнейший ледник в Солнечной системе, но в отличие от ледников на Земле, Равнина Спутника состоит из азотного, а не водного льда.
Вся поверхность Плутона состоит из смеси азотного и метанового льда, а также льда из оксида углерода. Все эти льды, в свою очередь, покрыты коркой водного льда. На равнине Спутника все эти льды распределены неравномерно - они скапливаются в определенных областях. Закономерность распределения льдов по поверхности Плутона все еще до конца не ясна. Азот является основным компонентом льдов карликовой планеты; он играет главную роль в цикле который формирует ландшафт Плутона.
Важнейшим фактором в понимании цикла азота является большой наклон оси вращения Плутона, близкий к 120°, что обуславливает ярко выраженную смену времён года. К этому следует добавить значительный эксцентриситет орбиты Плутона - фактор который вызывает двойные времена года. Одна смена времен года происходит из-за наклона оси планеты (как у Земли и других планет), а другая – из-за разницы в нагреве поверхности между перигелием (самая ближайшая к Солнцу точка орбиты) и афелием (самая удаленная от Солнца точка орбиты).
Наблюдения проведенные зондом "Новые горизонты" позволили создать модели азотного цикла Плутона. Согласно этим данным, азот конденсируется в средних широтах между 25° южной и 30° северной широты. Именно здесь расположена Равнина Спутника – древний ударный бассейн, благоприятствующий накоплению летучих веществ. Равнина Спутника — единственный резервуар чистого азотного льда, который в настоящее время существует на Плутоне, и который образует что-то вроде субтропической ледяной шапки.
Напротив, в регионах к северу от равнины Спутника, между 30° и 50° северной широты, доминирует сублимация азота, поэтому эти области имеют более темный цвет. Темный цвет обусловлен наличием толинов - красноватых или темно-коричневых органических веществ. Как предполагают исследователи, за последние два миллиона лет на северном крае равнины Спутника сублимировался слой льда толщиной около километра. Западный край равнины также подвержен эрозии, там были обнаружены горы водяного льда, которые будто бы плавают по поверхности азотного льда.
Другим фактом, который можно оценить по циклу азота, является максимальное атмосферное давление Плутона. Это максимальное давление не может превышать значений от нескольких миллипаскаль до нескольких паскаль (давление на поверхности атмосферы Земли составляет 101 300 Па), что означает невозможность накопления жидкого азота на поверхности Плутона, который бы мог образовать озера или реки.
Зонд Новые горизонты обнаружил небольшое скопление азотного льда. Ученые полагали что это скопление, по-видимому, было древним озером. Исследователями обсуждалась возможность того, что климатические условия на Плутоне в прошлом допускали существование жидкого азота на его поверхности.
Однако теперь считается что наличие таких скоплений обусловлено планетарным циклом. Наклон оси Плутона меняется от 104° до 127° за период 2,8 миллиона лет. Эти изменения накладываются на другой цикл - продолжительностью 3,95 миллиона лет, в течение которого эксцентриситет орбиты карликовой планеты меняется от 0,222 до 0,266. Согласно механизму Миланковича, оба цикла взаимодействуют друг с другом, порождая ледниковые периоды (если такое определение вообще уместно к планете покрытой льдом), и умеренно теплые периоды, подобно тому, как это происходит на Земле, Марсе и Титане.
Теоретические модели указывают на то, что в средних широтах в течение этого цикла, помимо равнины Спутника, могут формироваться и другие крупные скопления азотного льда, но они никогда не будут образовываться на полюсах или экваторе. Что касается льда из оксида углерода, то он встречается в смеси с азотным льдом, в то время как метановый лёд играет роль, более схожую с ролью водного льда на Земле, откладываясь в виде инея в высоких широтах и сублимируясь в тропических регионах. Однако азотный цикл — это одно, а комбинированный цикл метана, азота и других газов — это совсем другое. Чтобы полностью понять, что происходит на Плутоне, исследователям еще предстоит разгадать загадочное поведение этих льдов.