По мнению астрономов, ледяные луны Юпитера, газового гиганта, смогли накопить сложную органическую материю благодаря двум различным источникам. Химические соединения, необходимые для возникновения жизни, были доставлены на спутники из протосолнечной туманности, и также образовались самостоятельно в диске Юпитера.
Европа, Ганимед и Каллисто на протяжении долгого времени вызывают интерес у специалистов по планетам как вероятные места для обнаружения жизни за пределами Земли. Под массивным слоем льда на этих спутниках Юпитера находятся жидкие океаны, обладающие водой и источниками энергии. Тем не менее, для возникновения живых организмов требуется еще один важный элемент — сложные органические молекулы, включающие углерод, азот и кислород.
Ранее науке не удавалось установить, какие процессы привели к образованию этих веществ на спутниках в необходимом количестве. Предполагалось, что они могли быть доставлены из глубин космоса или возникли непосредственно на поверхности спутников.
В космосе органическая химия базируется на ледяных образованиях, состоящих из метанола, аммиака и углекислого газа. Проведенные лабораторные исследования продемонстрировали, что преобразование этих несложных соединений в сложные компоненты, необходимые для возникновения жизни, осуществляется под влиянием двух факторов. К ним относятся ультрафиолетовое излучение, исходящее от молодых звезд, и умеренное повышение температуры, которое инициирует химические процессы внутри ледяных частиц.
Астрофизики пытались установить, какой механизм оказался эффективным при образовании лун Юпитера в отдаленные геологические эпохи. В рамках нового исследования ученые сопоставили информацию об эволюции газопылевых дисков и перемещении частиц вещества, создав подробную модель ранней Солнечной системы. Это дало возможность реконструировать процесс формирования спутников. Материалы исследования были опубликованы в научных журналах The Planetary Science Journal и Ежемесячные известия Королевского астрономического общества .
Используя компьютерное моделирование, исследователи отследили траектории тысяч частиц пыли и льда, чтобы определить, какому воздействию радиации и тепла они подвергались. В моделировании воспроизводилось движение вещества, начиная с момента образования Солнца и заканчивая формированием планет-гигантов.
Анализ продемонстрировал функционирование сложной системы транспортировки. В протосолнечной туманности ледяные частицы испытывали интенсивное облучение и нагрев. Пылинки, происходящие из удаленных и холодных областей, находящихся на расстоянии более 12 астрономических единиц от Солнца, незначительно достигали Юпитера. Однако, вещество, расположенное примерно в семи астрономических единицах, успешно подвергалось тепловой обработке. Около половины крупных частиц, достигавших сантиметра в размере, из этой области трансформировались в переносчики готовой органики и стали частью будущих спутников.
Рядом с Юпитером функционировал высокопроизводительный химический реактор. Вокруг планеты простирался плотный диск, состоящий из газа и пыли, который стал основой для формирования спутников Галилея. Согласно модели, ключевым фактором внутри этого диска являлось тепло, а не воздействие ультрафиолетового излучения. Гравитационные силы и трение нагревали вещество, обеспечивая благоприятные условия для образования органических соединений из аммиака и углекислого газа. Частицам не хватало времени для накопления значительного количества ультрафиолета, однако нагрев эффективно превращал лед в сложные молекулы.
Ученые получили подтверждение того, что луны Юпитера поглотили органические соединения из различных источников. Сложные молекулы, возникшие в обширном облаке вокруг Солнца, объединились с веществами, образовавшимися в аккреционном диске газового гиганта. Подледные океаны Европы, Ганимеда и Каллисто содержат полный спектр компонентов, необходимых для развития пребиотической химии, с момента своего формирования. Наличие столь разнообразного химического состава существенно увеличивает вероятность их обитаемости как в прошлом, так и в настоящем.