As luas de Júpiter podem ter se formado com os ingredientes para a vida

COMs são moléculas baseadas em carbono que também contêm elementos como oxigênio e nitrogênio, que são necessários para os sistemas vivos. Pesquisas laboratoriais demonstraram que esses compostos podem se formar quando grãos de poeira gelada contendo metanol ou misturas de dióxido de carbono e amônia são expostos à luz ultravioleta ou a um aquecimento suave. Tais condições são comuns em discos protoplanetários, as nuvens rotativas de gás e poeira que rodeiam estrelas jovens e eventualmente dão origem a planetas.

Modelagem Química no Início do Sistema Solar

Para explorar como estas moléculas se podem ter formado e viajado, os investigadores combinaram modelos de evolução de disco com simulações que rastreiam o movimento de partículas geladas. Esta abordagem permitiu-lhes calcular os níveis de radiação e as temperaturas que esses grãos teriam experimentado.

“Ao combinar a evolução do disco com modelos de transporte de partículas, poderíamos quantificar com precisão a radiação e as condições térmicas que os grãos gelados experimentaram,” disse o Dr. Olivier Mousis da Divisão de Ciência e Exploração do Sistema Solar do SwRI, autor principal de um dos dois estudos. “Depois comparamos diretamente as nossas simulações com outras experiências de laboratório que produzem COMs sob condições astrofísicas realistas. Os resultados mostraram que a formação de COM é possível tanto no ambiente da nebulosa protosolar como no disco circunplanetário de Júpiter.”

A equipe incluiu cientistas do SwRI, da Universidade Aix-Marseille (França) e do Instituto de Estudos Avançados (Irlanda). Eles construíram simulações detalhadas da nebulosa protosolar, a nuvem que formou o Sol e os planetas, e do disco circunplanetário de Júpiter, a estrutura de gás e poeira que envolveu o jovem gigante gasoso e, finalmente, produziu suas luas. Ao adicionar um componente de transporte de grãos, os pesquisadores puderam traçar as viagens das partículas geladas e reconstruir a história física e química do material que formou Europa, Ganimedes, Calisto e Io.

Entregando os ingredientes da vida para a Europa e além

As simulações indicam que uma fração substancial de grãos gelados provavelmente formou COMs e os carregou para a região onde as luas de Júpiter estavam se reunindo. Em certos cenários, quase metade das partículas modeladas transportaram moléculas orgânicas recém-criadas da nebulosa protosolar mais ampla para o disco circunplanetário de Júpiter, onde foram incorporadas nas luas em crescimento com poucas alterações químicas.

Os resultados também sugerem que alguns COMs podem ter se formado mais perto de Júpiter. Partes do disco circunplanetário de Júpiter parecem ter atingido temperaturas suficientemente altas para desencadear as reações químicas necessárias para criar estas moléculas complexas. Isto significa que as luas galileanas podem ter herdado material orgânico de duas fontes: a nebulosa solar mais ampla e a atividade química local dentro do próprio disco de Júpiter, há milhares de milhões de anos.

Luas oceânicas e o potencial para a vida

Acredita-se que Europa, Ganimedes e Calisto abriguem oceanos subterrâneos sob suas crostas geladas. A água líquida combinada com fontes internas de energia torna estas luas alvos atraentes na busca por vida. Se os COMs estivessem incorporados nos seus materiais de construção desde o início, então estes mundos também poderiam conter os ingredientes moleculares necessários para a química pré-biótica, incluindo a formação de aminoácidos e nucleótidos.

“As nossas descobertas sugerem que as luas de Júpiter não se formaram como mundos quimicamente primitivos”, disse Mousis. “Em vez disso, eles podem ter acumulado, ou acumulado, um inventário significativo de COMs no nascimento, fornecendo uma base química que poderia mais tarde interagir com a água líquida em seu interior.”

A missão Europa Clipper da NASA e a sonda Juice da Agência Espacial Europeia estão atualmente a caminho do sistema jupiteriano para investigar a estrutura, composição e habitabilidade destas luas.

“Estabelecer caminhos confiáveis ​​para a formação e entrega de COMs fornece aos cientistas uma estrutura crítica para interpretar as próximas medições da química da superfície e do subsolo de Júpiter”, disse Mousis. “Ao ligar a química laboratorial, a física dos discos e os modelos de transporte de partículas, o nosso trabalho pode destacar como as condições habitáveis ​​estão enraizadas nas fases iniciais da formação planetária.”