Спутники Юпитера с подповерхностными океанами могли накопить сложные органические молекулы еще при своем формировании

Новые исследования показывают, что сложные органические молекулы (COM), ключевые химические предшественники жизни, могли быть включены в галилеевы спутники Юпитера во время их формирования.

Об этом сообщают в американском Юго-западном исследовательском институте (SwRI), передают OstanniPodii.com. Результаты исследований международной команды были опубликованы в журналах «The Planetary Science Journal» и «Monthly Notices of the Royal Astronomical Society».

Для образования живой материи необходимы богатые углеродом соединения, содержащие кислород, азот и другие элементы. Лабораторные эксперименты показали, что COM могут образовываться, когда ледяные зерна, содержащие метанол или смеси углекислого газа и аммиака, подвергаются ультрафиолетовому излучению или умеренному нагреванию в условиях, существующих в протопланетных дисках. Эти диски из газа и пыли окружают новообразованные звезды и со временем образуют планеты.

«Соединив эволюцию диска с моделями транспортировки частиц, мы смогли точно количественно оценить радиационные и тепловые условия, в которых находились ледяные зерна», — сказал доктор Оливье Мусис из Отдела науки и исследования Солнечной системы SwRI, который является главным автором одного из двух исследований. «Затем мы непосредственно сравнили наши моделирования с другими лабораторными экспериментами, в которых COM образуются в реалистичных астрофизических условиях. Результаты показали, что образование COM возможно как в среде протосолнечной туманности, так и в околопланетном диске Юпитера».

В состав исследовательской группы входили ученые из SwRI, Университета Экс-Марсель (Франция) и Института перспективных исследований (Ирландия). Они разработали усовершенствованные модели, подробно описывающие эволюцию протосолнечной туманности, которая сформировала Солнце и планеты, и околопланетного диска Юпитера, который сформировал газового гиганта и его многочисленные спутники. Команда объединила свои модели с модулем транспортировки зерен, который отслеживал движение ледяных частиц в этих двух средах, что позволило им реконструировать физическую и химическую историю материалов, из которых образовались спутники. Они в первую очередь моделируют образование галилеевых спутников Юпитера: Европы, Ганимеда, Калисто и Ио, которые являются четырьмя крупнейшими и наиболее изученными спутниками этой планеты.

Их выводы показали, что значительная часть ледяных зерен могла приобрести COM и эффективно транспортировать их в регион, где образовались спутники Юпитера. В некоторых моделируемых сценариях команды почти половина моделируемых частиц доставила новообразованные COM из протосолнечной туманности в околопланетный диск Юпитера для интеграции в растущие спутники без значительных химических изменений.

Исследования также предполагают, что COM могли образоваться локально в пределах орбиты Юпитера. Исследование указало на регионы в околопланетном диске Юпитера с достаточным количеством тепла, чтобы вызвать химические реакции, необходимые для образования COM. Таким образом, эти выводы подтверждают, что спутники Юпитера унаследовали органический материал как от большей солнечной туманности, так и от процессов, происходивших в их местной среде формирования миллиарды лет назад.

Считается, что Европа, Ганимед и Калисто содержат подповерхностные океаны под своими ледяными поверхностями, что является благоприятными условиями для эволюции жизни. Раннее включение COM в эти спутники означает, что, помимо воды и активных источников энергии, галилеевы спутники, вероятно, также обладают химическими строительными блоками, которые могут питать предбиотические процессы, такие как образование аминокислот и нуклеотидов.

«Наши выводы свидетельствуют о том, что спутники Юпитера не образовались как химически нетронутые миры», — сказал Мусис. «Вместо этого они, вероятно, накопили значительный запас COM во время своего рождения, создав химическую основу, которая впоследствии могла взаимодействовать с жидкой водой в их внутреннем пространстве».

Миссии NASA «Europa Clipper» и Европейского космического агентства «Juice» в настоящее время направляются к системе Юпитера, чтобы исследовать состав, структуру и потенциальную пригодность для жизни спутников газового гиганта.

«Установление надежных путей образования и доставки COM предоставляет ученым важную основу для интерпретации будущих измерений химического состава поверхности и подповерхности Юпитера», — говорит Мусис. «Объединяя лабораторную химию, физику дисков и модели транспортировки частиц, наша работа может продемонстрировать, как условия пригодности для жизни зарождаются на самых ранних этапах формирования планет».

• Юпитер
• астрохимия