Супутники Юпітера з підповерхневими океанами могли накопичити складні органічні молекули ще при своєму формуванні

Нові дослідження показують, що складні органічні молекули (COM), ключові хімічні попередники життя, могли бути включені в галілеєві супутники Юпітера під час їхнього формування.

Про це повідомляють в американському Південно-західному дослідницькому інституті (SwRI), передають OstanniPodii.com. Результати досліджень міжнародної команди були опубліковані в журналах «The Planetary Science Journal» та «Monthly Notices of the Royal Astronomical Society».

Для утворення живої матерії необхідні багаті на вуглець сполуки, що містять кисень, азот та інші елементи. Лабораторні експерименти показали, що COM можуть утворюватися, коли крижані зерна, що містять метанол або суміші вуглекислого газу та аміаку, піддаються ультрафіолетовому випромінюванню або помірному нагріванню в умовах, що існують у протопланетних дисках. Ці диски з газу та пилу оточують новоутворені зорі та з часом утворюють планети.

«Поєднавши еволюцію диска з моделями транспортування частинок, ми змогли точно кількісно оцінити радіаційні та теплові умови, в яких перебували крижані зерна», — сказав доктор Олів′є Мусіс із Відділу науки та дослідження Сонячної системи SwRI, який є головним автором одного з двох досліджень. «Потім ми безпосередньо порівняли наші моделювання з іншими лабораторними експериментами, в яких COM утворюються в реалістичних астрофізичних умовах. Результати показали, що утворення COM можливе як у середовищі протосонячної туманності, так і в навколопланетному диску Юпітера».

До складу дослідницької групи входили вчені з SwRI, Університету Екс-Марсель (Франція) та Інституту перспективних досліджень (Ірландія). Вони розробили вдосконалені моделі, що детально описують еволюцію протосонячної туманності, яка сформувала Сонце й планети, і навколопланетного диска Юпітера, який сформував газового гіганта та його численні супутники. Команда поєднала свої моделі з модулем транспортування зерен, який відстежував рух крижаних частинок у цих двох середовищах, що дозволило їм реконструювати фізичну та хімічну історію матеріалів, з яких утворилися супутники. Вони в першу чергу моделюють утворення галілеєвих супутників Юпітера: Європи, Ганімеда, Калісто та Іо, які є чотирма найбільшими та найбільш вивченими супутниками цієї планети.

Їхні висновки показали, що значна частина крижаних зерен могла набути COM та ефективно транспортувати їх до регіону, де утворилися супутники Юпітера. У деяких модельованих сценаріях команди майже половина модельованих частинок доставила новоутворені COM з протосонячної туманності до навколопланетного диска Юпітера для інтеграції в супутники, що зростали, без значних хімічних змін.

Дослідження також припускають, що COM могли утворитися локально в межах орбіти Юпітера. Дослідження вказало на регіони в навколопланетному диску Юпітера з достатньою кількістю тепла, щоб викликати хімічні реакції, необхідні для утворення COM. Отже, ці висновки підтверджують, що супутники Юпітера успадкували органічний матеріал як від більшої сонячної туманності, так і від процесів, що відбувалися в їхньому місцевому середовищі формування мільярди років тому.

Вважається, що Європа, Ганімед і Калісто містять підповерхневі океани під своїми крижаними поверхнями, що є сприятливими умовами для еволюції життя. Раннє включення COM в ці супутники означає, що, крім води та активних джерел енергії, галілеєві супутники, ймовірно, також володіють хімічними будівельними блоками, які можуть живити предбіотичні процеси, такі як утворення амінокислот і нуклеотидів.

«Наші висновки свідчать про те, що супутники Юпітера не утворилися як хімічно незаймані світи», — сказав Мусіс. «Натомість вони, ймовірно, накопичили значний запас COM під час свого народження, створивши хімічну основу, яка згодом могла взаємодіяти з рідкою водою в їхньому внутрішньому просторі».

Місії NASA «Europa Clipper» та Європейського космічного агентства «Juice» наразі прямують до системи Юпітера, щоб дослідити склад, структуру та потенційну придатність для життя супутників газового гіганта.

«Встановлення надійних шляхів утворення та доставлення COM надає вченим важливу основу для інтерпретації майбутніх вимірювань хімічного складу поверхні та підповерхні Юпітера», — каже Мусіс. «Поєднуючи лабораторну хімію, фізику дисків та моделі транспортування частинок, наша робота може продемонструвати, як умови придатності для життя зароджуються на найраніших етапах формування планет».