Un equipo internacional que incluye al Southwest Research Institute ha demostrado cómo las moléculas orgánicas complejas (COM), consideradas precursoras químicas esenciales para la vida, pueden haber pasado a formar parte de las cuatro lunas más grandes de Júpiter cuando se formaron. Los resultados se muestran en los artículos complementarios publicados. Revista de ciencia planetaria Y Boletín mensual de la Real Sociedad Astronómica. En conjunto, los estudios arrojan nueva luz sobre cómo los elementos de la vida podrían haber llegado al sistema joviano.
Los COM son moléculas basadas en carbono que también contienen elementos como oxígeno y nitrógeno, que son esenciales para los sistemas vivos. Los estudios de laboratorio han demostrado que estos compuestos pueden formarse cuando el polvo de hielo que contiene metanol o una mezcla de dióxido de carbono y amoníaco se expone a la luz ultravioleta o a un calentamiento suave. Estas condiciones son comunes en los discos protoplanetarios, nubes arremolinadas de gas y polvo que rodean estrellas jóvenes y eventualmente dan lugar a planetas.
Modelado de la química en el sistema solar primitivo
Para explorar cómo se forman y viajan estas moléculas, los investigadores combinaron modelos de evolución del disco con simulaciones que siguen los movimientos de las partículas de hielo. Este método les permitió calcular los niveles de radiación y las temperaturas que experimentarían esos granos.
“Al combinar la evolución del disco con modelos de transporte de partículas, podemos cuantificar con precisión las condiciones radiativas y térmicas experimentadas por los granos de hielo”, dijo el Dr. Olivier Musis del Departamento de Ciencia y Exploración del Sistema Solar del SwRI, autor principal de uno de los dos estudios. “Luego comparamos directamente nuestras simulaciones con otros experimentos de laboratorio que producen COM en condiciones astrofísicas realistas. Los resultados muestran que la formación de COM es posible tanto en el entorno nebular protosolar como en el disco circumplanetario de Júpiter”.
El equipo incluía científicos del SwRI, la Universidad de Aix-Marsella (Francia) y el Instituto de Estudios Avanzados (Irlanda). Crearon simulaciones detalladas tanto de la nebulosa protosolar, la nube que formó el sol y los planetas, como del disco circunestelar de Júpiter, la estructura de gas y polvo que rodeaba al joven gigante gaseoso y finalmente formó sus lunas. Al agregar un componente de transporte de granos, los investigadores pueden rastrear el viaje de las partículas de hielo y reconstruir la historia física y química del material que formó Europa, Ganímedes, Calisto e Ío.
Distribución de los elementos de la vida en Europa y más allá.
Las simulaciones indican que una fracción significativa de los granos de hielo probablemente formó COM y los transportó a regiones donde se fusionaron las lunas de Júpiter. Bajo ciertas condiciones, aproximadamente la mitad de las partículas del modelo transportan moléculas orgánicas recién formadas desde la nebulosa protosolar más grande hasta el disco circumplanetario de Júpiter, donde se incorporan a la luna en crecimiento con pocos cambios químicos.
Los resultados también sugieren que algunas COM pueden formarse cerca de Júpiter. Partes del disco circumplanetario de Júpiter parecen haber alcanzado temperaturas lo suficientemente altas como para provocar las reacciones químicas necesarias para formar estas moléculas complejas. Esto significa que las lunas galileanas pueden haber heredado material orgánico de dos fuentes: la nebulosa solar en expansión y la actividad química local dentro del propio disco de Júpiter hace miles de millones de años.
La luna del océano y el potencial para la vida.
Se cree que Europa, Ganímedes y Calisto albergan océanos subterráneos debajo de sus cortezas heladas. El agua líquida combinada con fuentes de energía internas convierte a estas lunas en objetivos atractivos en la búsqueda de vida. Si los COM están integrados en sus componentes básicos desde el principio, estos mundos pueden contener los componentes moleculares necesarios para la química prebiótica, incluida la formación de aminoácidos y nucleótidos.
“Nuestros hallazgos sugieren que las lunas de Júpiter no se formaron como mundos químicamente primitivos”, dijo Mousis. “En cambio, pueden ensamblar o acumular un inventario significativo de COM al nacer, proporcionando una base química que luego puede interactuar con su agua líquida interna”.
La misión Europa Clipper de la NASA y la nave espacial JUICE de la Agencia Espacial Europea se encuentran actualmente de camino al sistema joviano para investigar la formación, composición y habitabilidad de estas lunas.
“Establecer vías plausibles para la formación y distribución de COM proporciona a los científicos un marco crítico para interpretar las próximas mediciones de la química de la superficie y el subsuelo de Júpiter”, dijo Mussis. “Al vincular la química de laboratorio, la física de discos y los modelos de transporte de partículas, nuestro trabajo puede resaltar cómo existen condiciones habitables en las primeras etapas de la formación de planetas”.
