Uma equipa internacional que incluiu o Southwest Research Institute mostrou como moléculas orgânicas complexas (COMs), consideradas importantes precursores químicos da vida, poderiam ter-se tornado parte das quatro maiores luas de Júpiter durante a sua formação. Os resultados aparecem em artigos complementares publicados em Revista de Ciência Planetária e Avisos mensais da Royal Astronomical Society. Juntos, estes estudos lançam uma nova luz sobre como os ingredientes da vida poderiam ter chegado ao sistema de Júpiter.
COMs são moléculas baseadas em carbono que também contêm elementos como oxigênio e nitrogênio que são essenciais para os sistemas vivos. Estudos laboratoriais demonstraram que estes compostos podem ser formados quando partículas de pó de gelo contendo metanol ou misturas de dióxido de carbono e amônia são expostas à luz ultravioleta ou a um aquecimento moderado. Tais condições são comuns em discos protoplanetários, as nuvens rodopiantes de gás e poeira que rodeiam estrelas jovens e eventualmente dão origem a planetas.
Modelagem química no início do sistema solar
Para investigar como estas moléculas se podem ter formado e viajado, os investigadores combinaram modelos de evolução do disco com simulações que rastreiam o movimento das partículas de gelo. Essa abordagem permitiu calcular os níveis de radiação e as temperaturas que esses grãos experimentariam.
“Ao combinar a evolução do disco com modelos de transporte de partículas, poderíamos quantificar com precisão as condições radiativas e térmicas experimentadas pelos grãos de gelo,” disse o Dr. Olivier Mousis da Divisão de Ciência e Investigação do Sistema Solar do SwRI, autor principal de um dos dois estudos. “Comparamos então diretamente as nossas simulações com outras experiências de laboratório que criam COMs sob condições astrofísicas realistas. Os resultados mostraram que a formação de COMs é possível tanto no ambiente da nebulosa protosolar como no disco circunplanetário de Júpiter.”
A equipe incluiu cientistas do SwRI, da Universidade de Aix-Marseille (França) e do Instituto de Estudos Avançados (Irlanda). Eles criaram 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 eventualmente formou suas luas. Ao adicionar um componente de transporte de grãos, os pesquisadores conseguiram traçar o caminho das partículas de gelo e reconstruir a história física e química do material que formou Europa, Ganimedes, Calisto e Io.
Entrega dos Ingredientes da Vida para a Europa e além
As simulações mostram que uma fração significativa dos grãos de gelo provavelmente formou o COM e os carregou para a região onde as luas de Júpiter se reuniam. Em certos cenários, quase metade das partículas simuladas transportaram moléculas orgânicas recém-formadas da vasta nebulosa protosolar para o disco circunplanetário de Júpiter, onde foram incorporadas em satélites 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 causar as reações químicas necessárias para criar estas moléculas complexas. Isto significa que as luas galileanas poderiam ter herdado material orgânico de duas fontes: a nebulosa solar mais ampla e a atividade química local no 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 contenham oceanos subterrâneos sob suas crostas geladas. A água líquida combinada com fontes internas de energia tornam estas luas alvos atraentes na busca por vida. Se os COMs tivessem materiais de construção incorporados 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 suprimento significativo de COM no nascimento, fornecendo uma base química que mais tarde pode interagir com a água líquida em seu interior”.
A missão Europa Clipper da NASA e a sonda Juice da Agência Espacial Europeia dirigem-se agora ao sistema de Júpiter para estudar a estrutura, composição e habitabilidade destas luas.
“Estabelecer caminhos confiáveis para a formação e entrega de COM fornece aos cientistas uma base 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 se enraizaram durante as fases iniciais da formação planetária.”
