أوروبا وأقمار المشتري الأخرى قد تكون تشكلت مع مخزونها الخاص من لبنات بناء الحياة

الولايات المتحدة - وكالة أنباء إخباري

أوروبا وأقمار المشتري الأخرى قد تكون تشكلت مع مخزونها الخاص من لبنات بناء الحياة

تُعد الأقمار الجليدية في نظامنا الشمسي نقطة تركيز رئيسية في سعينا لفهم إمكانية وجود بيئات صالحة للحياة والحياة نفسها. من بين هذه الأقمار، تبرز أوروبا وجانيميد وكاليستو، وهي أقمار جاليليو التابعة لكوكب المشتري. تلعب الظروف البيئية لهذه الأقمار دورًا حاسمًا في تحديد مدى صلاحيتها للحياة، ولكن الكيمياء تلعب دورًا لا يقل أهمية. فبدون اللبنات الجزيئية الأساسية المناسبة، يستحيل بدء الحياة.

تكشف الأبحاث الجديدة عن وجود جزيئات عضوية معقدة (COMs)، وهي مقدمات كيميائية حيوية للحياة، أثناء عملية تشكل أقمار جاليليو، ودمجها فيها مباشرة في تلك المرحلة التكوينية. هذا الاكتشاف يعزز بشكل كبير الآمال في إمكانية استعمار المحيطات الموجودة تحت جليد هذه الأقمار بواسطة أشكال حياة بسيطة.

تتعلق إحدى الدراسات المنشورة في مجلة The Planetary Science Journal بعنوان "تكوين وبقاء الجزيئات العضوية المعقدة في القرص المحيط بالمشتري"، وقادها الدكتور أوليفييه موسيس من قسم علوم واستكشاف النظام الشمسي في معهد Southwest Research Institute. أما الدراسة الأخرى، المنشورة في مجلة Monthly Notices of the Royal Astronomical Society، فبعنوان "توصيل الجزيئات العضوية المعقدة إلى نظام المشتري"، وأشرف عليها توم كوزينو من جامعة إيكس-مارسيليا بالتعاون مع CNRS وCNES وInstitut Origines، وكان الدكتور موسيس أيضًا أحد المؤلفين المشاركين فيها.

من المسلم به علميًا أن الحياة لا يمكن أن توجد بدون جزيئات عضوية معقدة. وقد أثبتت التجارب المعملية أن بعض هذه الجزيئات يمكن أن تتكون على حبيبات جليدية دقيقة في الأقراص الكوكبية الأولية، والتي تتشكل منها الكواكب. المصدر الرئيسي للطاقة لتكوينها هو ضوء النجوم فوق البنفسجي أو الحرارة الناتجة عن حركة المواد داخل القرص نفسه. بمجرد توفر هذه الجزيئات في القرص، تصبح متاحة للكواكب التي تتشكل منه.

لكن السؤال الذي يطرح نفسه هو: ماذا عن القرص المحيط بالكوكب (circumplanetary disk)، وهو عبارة عن حلقة من المواد التي تحيط بكوكب منفرد؟ هل يمكن لهذه الجزيئات العضوية المعقدة أن تتكون هناك أيضًا، وهل يمكنها أن تجد طريقها إلى الأقمار التي تتشكل في الموقع حول كوكبها الأم؟

“من خلال الجمع بين نماذج تطور القرص ونماذج نقل الجسيمات، تمكنا من تحديد كمية ظروف الإشعاع والحرارة التي تعرضت لها الحبيبات الجليدية بدقة،” أوضح المؤلف الرئيسي موسيس في بيان صحفي. “ثم قارنا محاكاةنا مباشرة بتجارب معملية أخرى تنتج جزيئات عضوية معقدة في ظل ظروف فلكية واقعية. وأظهرت النتائج أن تكوين هذه الجزيئات ممكن في كل من بيئة السديم الشمسي الأولي والقرص المحيط بالمشتري.”

في سياق عملهم، قام الباحثون بإنشاء نموذجين مفصلين. الأول كان لتطور السديم الشمسي الأولي (protosolar nebula)، وهو يختلف قليلاً عن القرص الكوكبي الأولي (protoplanetary disk) ولكنه يرتبط به ارتباطًا وثيقًا. إنه يمثل في الأساس مرحلة مبكرة من التطور مقارنة بما نسميه القرص الكوكبي الأولي. يتعلق المصطلح بشكل أكبر بالتركيب العام والشروط الكيميائية في هذا المستودع المبكر للمواد.

أما النموذج الثاني الذي طوروه فهو خاص بكوكب المشتري وقرصه المحيط به. تتشكل الأجسام في كل من الأقراص المحيطة بالكواكب والسدم الشمسية الأولية، ولكن الأقراص المحيطة بالكواكب لا تحتوي على نجوم في مراكزها، وبالتالي لا تتوفر فيها نفس مصادر الطاقة. وهذا فرق جوهري.

قام الباحثون بعد ذلك بدمج كلا النموذجين مع آليات حركة الحبيبات الجليدية عبر القرص. سمح لهم هذا بإعادة إنشاء الظروف داخل القرص، والتاريخ الفيزيائي والكيميائي للمواد التي شكلت في النهاية أقمار المشتري. يركز جهدهم على أقمار جاليليو، وهي أكبر أربعة أقمار طبيعية للكوكب العملاق الغازي: أوروبا، جانيميد، كاليستو، وإيو. تُعتبر أوروبا مرشحًا قويًا لوجود محيط تحت جليدي قد يكون صالحًا للحياة، وقد يمتلك جانيميد محيطًا مشابهًا محصورًا بين طبقات من الجليد. وهناك بعض الأدلة التي تشير إلى وجود محيط لدى كاليستو، وإن كانت أقل قوة مقارنة بأوروبا وجانيميد. أما إيو، فهو قمر بركاني بالكامل ولا توجد فرصة لاحتوائه على حياة، بغض النظر عن كمية الجزيئات العضوية المعقدة التي ربما تشكل معها.

قام الفريق بمحاكاة سيناريوهات متعددة، وأظهرت بعض النتائج أن كمية كبيرة من الحبيبات الجليدية من السديم الشمسي الأولي اكتسبت جزيئات عضوية معقدة، وتم نقلها بكفاءة إلى المنطقة في القرص المحيط بالمشتري حيث تشكلت أقمار جاليليو. في بعض السيناريوهات، وصلت حوالي 50% من الحبيبات الجليدية المحملة بهذه الجزيئات إلى الموقع المناسب.

“بافتراض أن أقمار جاليليو تشكلت في قرص محيط بارد حول المشتري، فإن الأنواع الحاملة للنيتروجين التي قد تكون موجودة في باطنها يمكن أن تكون قد نشأت من تكوين الجزيئات العضوية المعقدة في السديم الشمسي الأولي،” كتب الباحثون.

ولكن النتائج كشفت عن شيء أكثر إثارة للاهتمام. فقد وجدوا أن هناك ما يكفي من الحرارة في القرص المحيط بالمشتري لتكوين جزيئات عضوية معقدة، مما يجعل احتمال وصولها إلى الأماكن التي تشكلت فيها الأقمار أكبر. وبالتالي، وفقًا لهذا البحث، هناك مصدران مختلفان لوصول هذه الجزيئات إلى الأقمار، ونأمل أن تصل إلى محيطاتها.

“بشكل عام، تشير محاكاةنا إلى أن الجسيمات ذات الأحجام المختلفة، والتي تم إطلاقها في نقاط مختلفة أثناء تطور القرص المحيط بالكوكب (CPD)، تمر عبر مناطق تكون درجات حرارتها عالية بما يكفي لمعالجة الجليد حراريًا، وخاصة جليد NH3:CO2، وتحويله إلى جزيئات عضوية معقدة،” يذكر الباحثون.

هذا يعني أن هذه المحيطات، وخاصة محيط أوروبا، قد لا تحتوي فقط على الظروف الملائمة للحياة - مثل الماء والطاقة والحماية من الإشعاع الخطير - ولكن أيضًا على بعض اللبنات الكيميائية الأساسية للحياة.

“نتائجنا تشير إلى أن أقمار المشتري لم تتشكل كعوالم نقية كيميائيًا،” قال موسيس. “بدلاً من ذلك، ربما تكون قد تراكمت لديها مخزون كبير من الجزيئات العضوية المعقدة عند الولادة، مما يوفر أساسًا كيميائيًا يمكنه لاحقًا التفاعل مع المياه السائلة في باطنها.”

“إن تحديد مسارات معقولة لتكوين وتوصيل الجزيئات العضوية المعقدة يوفر للعلماء إطارًا حاسمًا لتفسير القياسات القادمة لكيمياء سطح وباطن المشتري،” أضاف موسيس. “من خلال ربط كيمياء المختبر، وفيزياء الأقراص، ونماذج نقل الجسيمات، قد يسلط عملنا الضوء على كيفية تجذر الظروف الصالحة للحياة في المراحل المبكرة جدًا من تكوين الكواكب.”

يأتي هذا البحث في وقت مهم، خاصة مع اقتراب مهمتين فضائيتين لدراسة أقمار المشتري: مهمة Europa Clipper التابعة لناسا ومهمة Jupiter Icy Moons Explorer التابعة لوكالة الفضاء الأوروبية. من المتوقع أن تكشف هاتان المهمتان عن معلومات حيوية حول هذه الأقمار وتكوينها وهياكلها. وتوفر دراسات كهذه سياقًا مهمًا لفهم النتائج التي ستقدمها هذه البعثات المستقبلية.

وكالة أنباء إخباري