As luas de Júpiter podem ter se originado com os componentes da vida

As MOCs são moléculas à base de carbono que também contêm elementos como oxigênio e nitrogênio, necessários para sistemas vivos. Pesquisas em laboratório demonstraram que esses compostos podem se formar quando grãos de poeira gelada que contêm metanol ou misturas de dióxido de carbono e amônia são expostos a luz ultravioleta ou aquecimento suave. Essas condições são comuns em discos protoplanetários, as nuvens rotativas de gás e poeira que cercam estrelas jovens e que eventualmente dão origem aos planetas.

Modelando a Química no Início do Sistema Solar

Para explorar como esses moléculas poderiam ter se formado e viajado, os pesquisadores combinaram modelos de evolução de discos com simulações que rastreiam o movimento de partículas geladas. Essa abordagem permitiu 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, pudemos quantificar precisamente as condições de radiação e térmicas que os grãos gelados experienciaram,” disse o Dr. Olivier Mousis do Solar System Science and Exploration Division do SwRI, que é o autor principal de um dos dois estudos. “Então, compararmos diretamente nossas simulações com outros experimentos de laboratório que produzem MOCs sob condições astrofísicas realistas. Os resultados mostraram que a formação de MOCs é possível no ambiente da nébula protossolar e no disco circumplanetário de Júpiter.”

A equipe incluía cientistas do SwRI, da Aix-Marseille University (França) e do Institute for Advanced Studies (Irlanda). Eles construíram simulações detalhadas tanto da nébula protossolar, a nuvem que formou o Sol e os planetas, quanto do disco circumplanetário de Júpiter, a estrutura de gás e poeira que cercava o jovem gigante gasoso e, em última análise, produziu suas luas. Ao adicionar um componente de transporte de grãos, os pesquisadores puderam rastrear as jornadas de partículas geladas e reconstruir a história física e química do material que formou Europa, Ganimedes, Calisto e Ío.

Entregando os Ingredientes da Vida a Europa e Além

As simulações indicam que uma fração substancial de grãos gelados provavelmente formou MOCs e os transportou para a região onde as luas de Júpiter estavam se formando. Em certos cenários, quase metade das partículas modeladas transportou novas moléculas orgânicas criadas da nébula protossolar mais ampla para o disco circumplanetário de Júpiter, onde foram incorporadas nas luas em crescimento com pouca mudança química.

Os resultados também sugerem que algumas MOCs podem ter se formado mais perto de Júpiter. Partes do disco circumplanetário de Júpiter parecem ter alcançado temperaturas altas o suficiente para induzir as reações químicas necessárias para criar essas moléculas complexas. Isso significa que as luas galileanas podem ter herdado material orgânico de duas fontes: a ampla nébula solar e a atividade química local dentro do próprio disco de Júpiter bilhões de anos atrás.

Luas Oceânicas e o Potencial para a Vida

Europa, Ganimedes e Calisto são consideradas como abrigando oceanos subterrâneos sob suas crostas geladas. Água líquida combinada com fontes de energia internas torna essas luas alvos atraentes na busca por vida. Se as MOCs foram incorporadas em seus materiais de construção desde o início, então esses mundos também podem conter os ingredientes moleculares necessários para a química prebiótica, incluindo a formação de aminoácidos e nucleotídeos.

“Nossos achados sugerem que as luas de Júpiter não se formaram como mundos quimicamente puros,” disse Mousis. “Em vez disso, elas podem ter acumulado um inventário significativo de MOCs ao nascer, fornecendo uma base química que poderia interagir mais tarde com a água líquida em seus interiores.”

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

“Estabelecer caminhos credíveis para a formação e entrega das MOCs fornece aos cientistas um quadro crítico para interpretar as medições futuras da química na superfície e subsolo de Júpiter,” disse Mousis. “Ao vincular a química de laboratório, a física dos discos e modelos de transporte de partículas, nosso trabalho pode destacar como as condições habitáveis estão enraizadas nas fases mais iniciais da formação planetária.”