木星卫星可能在形成时就携带生命基础物质,研究发现

木星的四颗最大卫星——木卫二(Europa)、木卫三(Ganymede)、木卫四(Callisto)和木卫一(Io)——可能并非以化学贫瘠的世界形成。相反,根据发表在《行星科学杂志》和《皇家天文学会月报》上的两项互补研究,它们很可能在数十亿年前形成的过程中就积累了生命必需的复杂有机分子。

由艾克斯-马赛大学和西南研究所科学家领导的国际团队证明,复杂有机分子(COMs)——含有氢、氧和氮的富碳化合物——可能在原太阳星云和木星环行星盘中形成,然后在这些卫星形成时被整合进去。

有机化学物质形成的两条途径

这些研究追溯了复杂有机分子(COMs)到达伽利略卫星的两条主要路径。在由艾克斯-马赛大学的Tom Benest Couzinou领导、发表于《英国皇家天文学会月刊》的一篇论文中,研究团队模拟了500个独立的冰质颗粒在原行星盘中的漂移过程——这是环绕年轻太阳的巨大气体和尘埃云。他们的模型发现,当颗粒从距离太阳约7个天文单位的位置释放时,大约45%的厘米级颗粒通过热处理形成了复杂有机分子,并在30万年内到达木星轨道区域。

配套的论文发表于《行星科学杂志》,由现就职于西南研究院的Olivier Mousis领导,该研究考察了复杂有机分子如何在木星的环行星盘内局部形成——这是卫星聚合时周围旋转的气体和尘埃环境。含有氨和二氧化碳的冰的加热成为该环境中复杂有机分子形成的主导途径。

"我们的研究结果表明,木星的卫星并非作为化学纯净的世界形成的,"Mousis在西南研究院的新闻稿中说道。"相反,它们可能在诞生时就吸积或积累了大量的复杂有机分子库存,为日后与其内部液态水相互作用提供了化学基础。"

这对宜居性的意义

木卫二（欧罗巴）、木卫三（盖尼米德）和木卫四（卡利斯托）被认为在其冰壳之下蕴藏着地下海洋。早期继承的有机分子意味着这些卫星可能不仅拥有水和能量来源，还拥有可以驱动前生命过程的化学前体物质，例如氨基酸和核苷酸的形成。研究表明，木卫三和木卫四在远离木星的较冷条件下形成，可能比木卫二保留了更多的原始有机物质。

关注木星

这些发现出现之际,两艘航天器正在前往木星系统验证这些预测的途中。NASA的欧罗巴快船号于2024年10月发射,预计将在2030年4月抵达木星系统,并将对欧罗巴进行49次近距离飞越。ESA的JUICE任务于2023年4月发射,计划在2025年8月完成金星飞越后于2031年7月抵达。两艘航天器都搭载了专门用于探测卫星表面和稀薄大气层中有机化合物的仪器——这些数据可以证实这些研究中模拟的化学遗传是否留下了可检测的特征。