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Amino acid formation by gamma rays from radionuclides in small bodies in the early solar system

Research Project

Project/Area Number 21K18648
Research Category

Grant-in-Aid for Challenging Research (Exploratory)

Allocation TypeMulti-year Fund
Review Section Medium-sized Section 17:Earth and planetary science and related fields
Research InstitutionTokyo Institute of Technology (2023)
Yokohama National University (2021-2022)

Principal Investigator

Kebukawa Yoko  東京工業大学, 理学院, 准教授 (70725374)

Project Period (FY) 2021-07-09 – 2024-03-31
Project Status Completed (Fiscal Year 2023)
Budget Amount *help
¥6,500,000 (Direct Cost: ¥5,000,000、Indirect Cost: ¥1,500,000)
Fiscal Year 2022: ¥3,250,000 (Direct Cost: ¥2,500,000、Indirect Cost: ¥750,000)
Fiscal Year 2021: ¥3,250,000 (Direct Cost: ¥2,500,000、Indirect Cost: ¥750,000)
Keywords隕石 / 小惑星 / 放射線 / アミノ酸 / 隕石母天体 / ガンマ線 / 太陽系小天体 / 地球外有機物 / 有機物進化
Outline of Research at the Start

隕石にはアミノ酸などの有機物を含むものがあり,これらが原始地球において生命の原材料となった可能性がある。このような隕石の母天体である小天体は集積時に氷を含んでおり,放射性核種の崩壊による熱で氷が液体となり,含水鉱物などが形成されたことが知られている。このような液体の水を生じる過程は,有機物の形成・進化にも寄与したと考えられ,単純な分子から,アミノ酸や複雑な固体有機物が形成されることがわかっている。しかし,これまでの小天体での有機物形成の研究では,放射線そのものの効果は調べられていない。そこで,ガンマ線照射実験を行い,小天体でのアミノ酸等の有機物形成への放射線の効果を検証する。

Outline of Final Research Achievements

Primitive meteorites contain organic matter such as amino acids. It is known that aqueous alteration occurred in these parent bodies due to melting of ice caused by heat from decay of radionuclides in the early stages of the formation of the solar system. Although aqueous alteration process is thought to have contributed to the formation of organic matter, only the effect of heat has been considered, and the direct effect of radiation from radionuclides has not been taken into account. In this study, gamma-ray irradiation experiments were conducted on aqueous solutions containing formaldehyde and ammonia in order to verify the effect of gamma rays due to the decay of radionuclides. The results showed that gamma rays promoted the formation of amino acids. The amount of alanine formed by gamma irradiation showed a linear relationship with the total irradiation dose, independent of the dose rate.

Academic Significance and Societal Importance of the Research Achievements

本研究の学術的意義は,太陽系形成初期における有機物の生成過程に関する新たな知見を提供することにある。従来の研究では放射性核種の崩壊による熱の影響のみが考慮されてきたが,本研究はガンマ線の直接的な効果も重要であることを示した。ガンマ線がアミノ酸や糖の形成を促進することが明らかになり,宇宙における有機物の生成過程をより包括的に理解するための基盤を提供する。
社会的意義は,宇宙における有機物の生成過程を解明することにより,地球外生命の可能性や生命の起源研究に貢献し,生命の起源に関する理解を深めることが挙げられる。これにより,科学教育や宇宙探査の意義が広まり,一般の科学への関心を高めることにつながる。

Report

(4 results)
  • 2023 Annual Research Report   Final Research Report ( PDF )
  • 2022 Research-status Report
  • 2021 Research-status Report
  • Research Products

    (12 results)

All 2024 2023 2022 2021

All Journal Article (2 results) (of which Peer Reviewed: 2 results,  Open Access: 2 results) Presentation (10 results) (of which Int'l Joint Research: 1 results)

  • [Journal Article] Gamma-Ray-Induced Amino Acid Formation during Aqueous Alteration in Small Bodies: The Effects of Compositions of Starting Solutions2024

    • Author(s)
      Ishikawa Akari、Kebukawa Yoko、Kobayashi Kensei、Yoda Isao
    • Journal Title

      Life

      Volume: 14 Issue: 1 Pages: 103-103

    • DOI

      10.3390/life14010103

    • Related Report
      2023 Annual Research Report
    • Peer Reviewed / Open Access
  • [Journal Article] Gamma-ray-induced amino acid formation in aqueous small bodies in the early solar system2022

    • Author(s)
      Y. Kebukawa, S. Asano, A. Tani, I. Yoda, K. Kobayashi
    • Journal Title

      ACS Central Science

      Volume: 8 Issue: 12 Pages: 1664-1671

    • DOI

      10.1021/acscentsci.2c00588

    • Related Report
      2022 Research-status Report
    • Peer Reviewed / Open Access
  • [Presentation] ガンマ線による糖類の生成におけるオリビンの影響2024

    • Author(s)
      安部 隼平,依田 功, 癸生川 陽子,小林 憲正
    • Organizer
      第48回生命の起原および進化学会学術講演会
    • Related Report
      2023 Annual Research Report
  • [Presentation] 隕石母天体内部の水質変質を模擬したホルモース型反応による糖類の生成 -ガンマ線や出発物質の影響-2023

    • Author(s)
      安部 隼平、癸生川 陽子、依田 功、小林 憲正
    • Organizer
      JpGU2023
    • Related Report
      2023 Annual Research Report
  • [Presentation] 隕石母天体内部を模擬したガンマ線照射による糖の生成:照射線量依存性の検討2023

    • Author(s)
      安部 隼平、癸生川 陽子、依田 功、小林 憲正
    • Organizer
      地球化学会年会
    • Related Report
      2023 Annual Research Report
  • [Presentation] Amino acid production by heating and gamma-ray irradiation experiments simulating the process of aqueous alteration inside asteroids2022

    • Author(s)
      Akari Ishikawa, Isao Yoda, Kensei Kobayashi, Yoko Kebukawa
    • Organizer
      日本地球惑星科学連合2022年大会
    • Related Report
      2022 Research-status Report
  • [Presentation] 小惑星内部の水質変質模擬実験におけるガンマ線照射によるアミノ酸の生成2022

    • Author(s)
      石川あかり、依田功、小林憲正、癸生川陽子
    • Organizer
      日本地球化学会年会
    • Related Report
      2022 Research-status Report
  • [Presentation] 太陽系初期の小天体におけるガンマ線によるアミノ酸や糖類の形成2022

    • Author(s)
      癸生川 陽子、安部 隼平、石川 あかり、依田 功、小林 憲正
    • Organizer
      日本分析化学会第71年会
    • Related Report
      2022 Research-status Report
  • [Presentation] 隕石母天体内部での水質変質を模擬したホルモース型反応による糖の生成へのγ線の影響2021

    • Author(s)
      安部隼平、癸生川陽子、依田功、小林憲正
    • Organizer
      日本地球化学会第68回年会
    • Related Report
      2021 Research-status Report
  • [Presentation] Abiotic synthesis of sugars by heating or gamma irradiation simulating aqueous alteration in meteorite parent bodies2021

    • Author(s)
      Shunpei Abe, Yoko Kebukawa, Isao Yoda, Kensei Kobayashi
    • Organizer
      日本地球惑星科学連合2021年大会
    • Related Report
      2021 Research-status Report
  • [Presentation] Amino acid production by heating and gamma-ray irradiation experiments simulating aqueous alteration in small bodies2021

    • Author(s)
      Akari Ishikawa, Yoko Kebukawa, Isao Yoda, Kensei Kobayashi
    • Organizer
      日本地球惑星科学連合2021年大会
    • Related Report
      2021 Research-status Report
  • [Presentation] Gamma-ray induced amino acid formation during aqueous alteration in meteorite parent bodies2021

    • Author(s)
      Yoko Kebukawa, Shinya Asano, Atsushi Tani, Isao Yoda, Kensei Kobayashi
    • Organizer
      Pacifichem 2021
    • Related Report
      2021 Research-status Report
    • Int'l Joint Research

URL: 

Published: 2021-07-13   Modified: 2025-01-30  

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