Uma equipa internacional, incluindo o Southwest Research Institute, mostrou que moléculas orgânicas complexas (COMs), consideradas importantes precursores químicos da vida, podem ter feito parte das quatro maiores luas de Júpiter à medida que se formavam. Os resultados aparecem em uma publicação publicada em revista de ciência planetária e Avisos mensais da Royal Astronomical Society. Juntos, estes estudos fornecem novas pistas sobre como os ingredientes da vida chegaram ao sistema de Júpiter.
COM é uma molécula à base de carbono que também contém elementos como oxigênio e nitrogênio, essenciais para os sistemas vivos. Estudos laboratoriais demonstraram que estes compostos se formam quando partículas de pó de gelo contendo metanol ou uma mistura de dióxido de carbono e amônia são expostas à luz ultravioleta ou a um aquecimento moderado. Esta condição é comum em discos protoplanetários, as nuvens rotativas de gás e poeira que rodeiam estrelas jovens e eventualmente formam planetas.
Modelagem química do início do sistema solar
Para explorar como estas moléculas se formam e se espalham, os investigadores combinaram um modelo de evolução do disco com simulações que rastrearam o movimento das partículas de gelo. Este método permitiu-lhes calcular os níveis de radiação e as temperaturas que estes grãos provavelmente experimentariam.
“Ao combinar a evolução do disco com modelos de transporte de partículas, podemos quantificar com precisão as condições radiativas e térmicas experimentadas pelas partículas geladas,” disse o Dr. Olivier Mousis da Divisão de Ciência e Exploração do Sistema Solar do SwRI, autor principal de um dos dois estudos. “Comparamos então diretamente as nossas simulações com outras experiências de laboratório que produziram COMs sob condições astrofísicas realistas. Os resultados mostram que é provável que os COMs se formem tanto num ambiente de nebulosa protosolar como no disco dos planetas anulares de Júpiter.”
A equipe inclui cientistas do Instituto Suíço, da Universidade de Aix-Marseille (França) e do Instituto de Estudos Avançados (Irlanda). Eles realizaram simulações detalhadas da nebulosa protosolar (a nuvem que formou o sol e os planetas) e do disco planetário em órbita de Júpiter (a estrutura de gás e poeira que envolve o jovem gigante gasoso e, finalmente, cria suas luas). Ao adicionar um componente de transporte de grãos, os pesquisadores podem traçar a jornada das partículas de gelo e reconstruir a história física e química dos materiais que formaram Europa, Ganimedes, Calisto e Io.
Transportando os ingredientes da vida para a Europa e além
Simulações sugerem que uma grande fração das partículas de gelo pode ter formado o COM e levado-as para regiões onde as luas de Júpiter se reúnem. Em alguns casos, quase metade das partículas simuladas transportaram moléculas orgânicas recém-criadas da nebulosa protosolar mais ampla para o disco orbital de Júpiter, onde foram incorporadas na lua crescente com poucas alterações químicas.
Os resultados também sugerem que alguns COMs podem ter-se formado mais perto de Júpiter. Partes do disco anelado 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 disco de Júpiter há milhares de milhões de anos.
Satélites oceânicos e o potencial para a vida
Acredita-se que Europa, Ganimedes e Calisto abriguem oceanos subterrâneos sob suas conchas geladas. A água líquida combinada com fontes internas de energia torna estes satélites alvos atraentes para a busca por vida. Se os COMs estivessem incorporados nos seus materiais de construção desde o início, então estes mundos também poderiam conter os componentes moleculares necessários para a química pré-biótica, incluindo a formação de aminoácidos e nucleótidos.
“Nossos resultados sugerem que as luas de Júpiter não são mundos quimicamente primitivos”, disse Musis. “Em vez disso, eles podem ter acumulado grandes quantidades de COM no nascimento, fornecendo uma base química para interações posteriores com a água líquida no seu interior”.
A missão Europa Clipper da NASA e a sonda Juice da ESA estão atualmente a caminho do sistema de Júpiter para estudar a estrutura, composição e habitabilidade destas luas.
“Estabelecer um caminho confiável para a formação e entrega de COM 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.”
