Plutono paviršiaus temperatūra svyruoja nuo 24 iki 54 laipsnių virš absoliutaus nulio, t. y. nuo -250 iki -220 Celsijaus. Tokiame šaltyje azotas ir metanas sustingsta į kietus kristalus, bet „New Horizons“ zondo surinkti duomenys leidžia spręsti, kad iš šių medžiagų sudaryti ledynai Plutone nuolatos juda. Kaip taip gali būti, kodėl jie neišlieka vienoje vietoje?
© NASA/Johns Hopkins University Applied Physics Laboratory/Southwest Research Institute/Alex Parker
Įkvėpti šio klausimo, grupė mokslininkų detaliai ištyrė azoto bei metano molekulių struktūrą ir jos pokyčius šiame temperatūrų ruože. Taip jie išsprendė net pusšimtį metų neatsakytą klausimą apie azoto struktūrą labai žemose temperatūrose.
Naudodami geriausią šiandieninį difraktometrą – prietaisą, skirtą matuoti kristalų gardelių dydžiams – mokslininkai nustatė abiejų molekulių struktūrą. Paaiškėjo, kad ir viena, ir kita molekulė žemose temperatūrose patiria fazinį virsmą: metanas ties maždaug 21 kelvinų, azotas – ties 37.
Šaltesnės azoto formos struktūra yra tvarkingesnė, nei manyta iki šiol. Bet daug įdomiau tai, kad šiltesnės formos ir azotas, ir metanas nėra visiškai kieti. Nors jie išlaiko kristalinę struktūrą, kiekviena molekulė gali gana laisvai suktis savo kristalinės gardelės pozicijoje. Tai leidžia iš šių molekulių sudarytoms struktūroms judėti daug greičiau, nei tvirtesniam kristalui.
Be to, temperatūrų intervale, atitinkančiame Plutono paviršiaus temperatūras, metano tankis kinta apie 2 %, o azoto – net apie 7 %; palyginimui vandens ledo tankis šiame temperatūrų intervale kinta gerokai mažiau nei 1 %. Tad Plutono ledynai gali judėti vien dėl reguliaraus sušilimo ir atšalimo.
Tyrimo rezultatai publikuojami „International Union of Crystallography“ žurnale.
