Международная команда ученых, в которую вошли специалисты из Юго-Западного исследовательского института, представила новую модель происхождения «кирпичиков жизни» на крупнейших спутниках Юпитера. Исследование показывает, как сложные органические молекулы (СОМ) – химические предшественники жизни – могли стать частью Европы, Ганимеда, Каллисто и Ио еще на этапе их формирования. Результаты, опубликованные в журналах The Planetary Science Journal и Monthly Notices of the Royal Astronomical Society, проливают свет на пути доставки ключевых для жизни ингредиентов в систему газового гиганта.
Сложными органическими молекулами называют соединения на основе углерода, которые также содержат кислород, азот и другие элементы, необходимые для живых систем. Лабораторные эксперименты подтверждают, что они могут образовываться, когда ледяные пылинки, содержащие метанол или смеси углекислого газа и аммиака, подвергаются воздействию ультрафиолета или умеренного нагрева. Подобные условия – не редкость в протопланетных дисках, вращающихся облаках газа и пыли, из которых вокруг молодых звезд рождаются планеты.
Чтобы понять, как эти молекулы могли возникнуть и путешествовать по ранней Солнечной системе, исследователи объединили модели эволюции газопылевого диска с симуляциями, отслеживающими движение ледяных частиц. Такой подход позволил точно рассчитать уровни радиации и температуры, которым подвергались эти частицы. «Сравнив наши расчеты с лабораторными данными по образованию СОМ в реалистичных астрофизических условиях, мы пришли к выводу, что их синтез был возможен как в протосолнечной туманности, так и в околопланетном диске самого Юпитера», – отмечает доктор Оливье Мусис, ведущий автор одного из исследований.
Моделирование показало, что значительная часть ледяных частиц из протосолнечной туманности – облака, из которого сформировались Солнце и планеты, – должна была обогатиться сложной органикой. Затем эти частицы были перенесены в область формирования спутников Юпитера. Согласно некоторым сценариям, почти половина смоделированных частиц доставила новообразованные органические молекулы в околоюпитерианский диск, где они без существенных химических изменений вошли в состав растущих лун.
Кроме того, результаты указывают на второй, локальный источник органики. Часть околопланетного диска Юпитера, по-видимому, достигала температур, достаточных для запуска химических реакций по созданию СОМ. Это означает, что галилеевы спутники могли унаследовать органический материал из двух источников: из широкой Солнечной туманности и в результате локальной химической активности внутри собственного «строительного» диска Юпитера миллиарды лет назад.
Эти выводы имеют огромное значение для астробиологии. Считается, что Европа, Ганимед и Каллисто скрывают под своими ледяными корами океаны жидкой воды. Наличие воды и внутренних источников энергии делает их главными целями в поисках внеземной жизни. Если сложные органические молекулы были заложены в их состав с самого начала, то эти миры могли обладать всем необходимым для пребиотической химии, включая формирование аминокислот и нуклеотидов.
«Наши результаты говорят о том, что спутники Юпитера не были химически стерильными мирами при своем рождении, – заключает Мусис. – Напротив, они, вероятно, накопили значительный запас СОМ, который мог стать химической основой для дальнейших процессов в их жидких недрах». Полученные данные создают важнейшую теоретическую базу для интерпретации измерений, которые проведут будущие миссии к Юпитеру – Europa Clipper от НАСА и Juice от Европейского космического агентства, уже находящиеся в пути.
