Международная группа учёных показала, что сложные органические молекулы — ключевые предшественники жизни — могли попасть на крупнейшие спутники Юпитера ещё на этапе их формирования. Результаты опубликованы в двух независимых работах и дают новое представление о том, насколько благоприятной могла быть химическая среда в системе газового гиганта с самого начала.
Для возникновения живых систем необходимы соединения, богатые углеродом, кислородом и азотом. Лабораторные эксперименты ранее показали, что такие молекулы могут образовываться в ледяных зёрнах, содержащих метанол, углекислый газ и аммиак, если они подвергаются ультрафиолетовому излучению или умеренному нагреву в условиях протопланетных дисков — облаков газа и пыли вокруг молодых звёзд.
Команда объединила модели эволюции протосолнечной туманности и околопланетного диска Юпитера с расчётами переноса частиц. Это позволило проследить путь ледяных зёрен от области формирования планет до зон, где собирались будущие спутники. Как объясняет ведущий автор исследования, доктор Оливье Мусис (Olivier Mousis), такой подход дал возможность точно оценить, каким радиационным и тепловым условиям подвергались частицы и насколько они были пригодны для синтеза органических соединений.
Разработанные модели показали, что значительная доля ледяных зёрен могла синтезировать сложные органические молекулы ещё в протосолнечном диске и затем без серьёзных химических изменений попасть в околопланетный диск Юпитера. В некоторых сценариях почти половина частиц переносила эти соединения в область формирования спутников.
Кроме того, расчёты указывают, что органическая химия могла протекать и локально — непосредственно в диске вокруг Юпитера. В нём существовали области с достаточным нагревом, чтобы запускать реакции, ведущие к образованию сложных молекул. Это означает, что будущие спутники могли получать органическое вещество из двух источников: из общей туманности Солнечной системы и из собственной среды формирования.
Особый интерес вызывают Европа, Ганимед и Каллисто, под ледяной поверхностью которых, по современным данным, существуют подповерхностные океаны. Раннее накопление органических соединений означает, что помимо воды и источников энергии эти объекты могли изначально обладать и химической «базой» для предбиологических процессов — например, синтеза аминокислот и нуклеотидов.
Авторы подчёркивают, что спутники Юпитера, вероятно, не были «химически стерильными» при возникновении. Напротив, они могли сразу сформироваться с заметным запасом сложных органических молекул, которые позже взаимодействовали с жидкой водой в их недрах.
Практическое значение этих выводов связано с текущими миссиями к системе Юпитера — будущие измерения состава поверхности и подлёдных океанов будут интерпретироваться с учётом новых моделей доставки органики.