2023 Fiscal Year Annual Research Report
Decoding CO world in early Earth and Mars
Project Area | CO world |
Project/Area Number |
22H05151
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Research Institution | Tokyo Institute of Technology |
Principal Investigator |
上野 雄一郎 東京工業大学, 理学院, 教授 (90422542)
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Co-Investigator(Kenkyū-buntansha) |
ジルベルト アレキシー 東京工業大学, 理学院, 准教授 (20726955)
青木 翔平 東京大学, 大学院新領域創成科学研究科, 講師 (60773629)
山田 桂太 東京工業大学, 物質理工学院, 准教授 (70323780)
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Project Period (FY) |
2022-06-16 – 2027-03-31
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Keywords | 同位体分子 / 初期地球 / 火星探査 / バイオマーカー |
Outline of Annual Research Achievements |
本年度は、高質量分解能質量分析計により炭化水素同位体分子計測を行い、バイオマーカー構築のための計測を行った。また、同様の同位体分子計測法の適用範囲を拡張するため、フーリエ変換型質量分析計のソフトウェアアップグレードを行い、主に有機酸、無機酸の新規同位体分子計測を開始した。まず、硝酸の窒素、酸素同位体計測および酢酸の炭素同位体計測が十分な精度で実行可能であることが確認できた。また、すでに運用している質量分析計に燃焼炉を設置し、固体試料の炭素・窒素同位体計測がルーチンで実行可能となった。 [生物班との共同研究] 酢酸生成菌を培養し、生成した酢酸の同位体分子計測を行った結果、CO2から生成する酢酸と、COから生成する酢酸とでは、分子内のメチル炭素、カルボキシ炭素の間に明確な差が生じることを突き止め、バイオマーカー構築が前進した。 [化学班との共同研究] CO大気の光化学実験を継続して行い、本年度は特に硫黄化合物を導入した系の実験を行った。その結果、COから合成される有機分子の中で、グリコール酸の割合が高く、C3、C4有機酸も生成されることが新たに見出された。また、元素硫黄の存在下では、より還元条件が達成され、有機分子の生成に有利であることも示された。 [理論班との共同研究] 現在の火星大気の分光観測により、CO2の光解離で生じたCOが極度に13Cの少ない異常な炭素同位体比を持つことが明らかになった(Aoki, Ueno et al. 2023)。この結果は、理論および実験結果と一致しており、COのマーカーとしてこの同位体異常を使うことで、過去の地球および火星大気中でCOから生じた有機分子を特定することが可能であるとの確証が得られた。
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Current Status of Research Progress |
Current Status of Research Progress
1: Research has progressed more than it was originally planned.
Reason
火星大気COの研究が進展し、これまで認識されてこなかったCOの炭素同位体異常について、理論・実験・観測の3方向からそのメカニズムが検証された(Yoshida et al., 2023; Aoki et al., 2023; Ueno et al., in press)。 さらに、CO大気から実験的にC3,C4化合物も合成されることがわかり、また硫黄の存在が有機分子生成を加速させる可能性も見出された。これらの成果は惑星のCO環境下で生命代謝につながる化学系を構築・実証する上で大きな進展である。 また、生物班との共同研究も進展し、微生物の生成する酢酸の分子内同位体分布がCO代謝のマーカーとなることが明らかになった。
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Strategy for Future Research Activity |
環境物質の起源推定法の開発においてはこれまでの方法に加え、昨年度にアップグレードしたOrbitrap分析計による新規の有機酸、アミノ酸の同位体分子計測法を開拓してゆく。 生物班との共同研究において酢酸菌の培養実験を強化し、有機酸の同位体分子計測を通して、WL経路の代謝様式解明とバイオマーカー構築を進める。 理論班との共同研究においては、引き続き大気モデル・生態系モデルに同位体分別を導入する分別係数の決定を実験的に行い、観測と比較する。 化学班との共同研究においては、特にアミノ酸を生成する条件に着目し、それ自信が増幅する条件を探索することで、惑星環境下での自己触媒系の構築を目指す。
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[Journal Article] Aqueous breakdown of aspartate and glutamate to n-ω-amino acids on the parent bodies of carbonaceous chondrites and asteroid Ryugu2023
Author(s)
Li Y, Kurokawa H, Sekine Y, Nakano Y, Kitadai N, Zhang N, Zang X, Ueno Y, Fujimori G, Nakamura R, Fujishima K, Isa J
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Journal Title
Science Advances
Volume: 9: eadh7845
Pages: -
DOI
Peer Reviewed / Open Access / Int'l Joint Research
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[Journal Article] Numerical Prediction of Changes in Atmospheric Chemical Compositions During a Solar Energetic Particle Event on Mars2023
Author(s)
Y. Nakamura, F. Leblanc, N. Terada, S. Hiruba, I. Murata, H. Nakagawa, S. Sakai, S. Aoki, A. Piccialli, Y. Willame, L. Neary, A. C. Vandaele, K. Murase, R. Kataoka
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Journal Title
Journal of Geophysical Research: Space Physics
Volume: 128
Pages: e2022JA031250
DOI
Peer Reviewed / Open Access / Int'l Joint Research
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[Journal Article] Martian Atmospheric Aerosols Composition and Distribution Retrievals During the First Martian Year of NOMAD/TGO Solar Occultation Measurements: 2. Extended Results, End of MY 34 and First Half of MY 352023
Author(s)
A. Stolzenbach, M. A. Lopez-V, A. Brines, A. Modak, B. Funke, F. Gonzalez-G, T. Thomas, G. Liuzzi, G. Villanueva, M. Luginin, S. Aoki, U. Grabowski, J.J. Lopez M, J. Rodriguez-Gomez, M. Wolff, B. Ristic, F. Daerden, G. Bellucci, M. Patel, A. C. Vandaele
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Journal Title
Journal of Geophysical Research: Planets
Volume: 128
Pages: -
DOI
Peer Reviewed / Open Access / Int'l Joint Research
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[Journal Article] Martian Atmospheric Aerosols Composition and Distribution Retrievals During the First Martian Year of NOMAD/TGO Solar Occultation Measurements: 1. Methodology and Application to the MY 34 Global Dust Storm2023
Author(s)
A. Stolzenbach, M. A. Lopez-V, A. Brines, A. Modak, B. Funke, F. Gonzalez‐Galindo, T. Thomas, G. Liuzzi, G. Villanueva, M. Luginin, S. Aoki, U. Grabowski, J.J. Lopez Moreno, J. Rodriguez‐Gomez, M. Wolff, B. Ristic, F. Daerden, G. Bellucci, M. Patel, A. C. Vandaele
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Journal Title
Journal of Geophysical Research: Planets
Volume: 128
Pages: e2022JE007276
DOI
Peer Reviewed / Open Access / Int'l Joint Research
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[Journal Article] Update on SO2, detection of OCS, CS, CS2, and SO3, and upper limits of H2S and HOCl in the Venus mesosphere using SOIR on board Venus Express2023
Author(s)
Mahieux A., Robert S., Mills F.P., Jessup K.L., Trompet L., Aoki S., Piccialli A., Peralta J., Vandaele A.C.
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Journal Title
Icarus
Volume: 399
Pages: 115556~115556
DOI
Peer Reviewed / Open Access / Int'l Joint Research
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[Presentation] Nucleation mechanism for Mesospheric water ice clouds on Mars observed by TGO/NOMAD solar occultation2024
Author(s)
小泉海翔, 中川広務, 藤原均, 津田卓雄, 田中今日子, 木村勇気, 青木翔平, 寺田直樹, 笠羽康正, F. Daerden, A. C. Vandaele, I. Thomas, B. Ristic, J. Mason, Y. Willame, M. Patel, G. Bellucci, J. J. Lopez-Moreno, G. Liuzzi, Z. Flimon
Organizer
第25回惑星圏シンポジウム
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[Presentation] Carbon and oxygen isotope ratios of CO on Mars observed by TGO/NOMAD2024
Author(s)
塩原輝満恵, 中川広務, 青木翔平, 吉田辰哉, 村田功, 寺田直樹, 笠羽康正, H. F. Janecke, 吉田奈央, G. Liuzzi, A. C. Vandaele, L. Trompet, I. Thomas, G. L. Villanueva, M. A. Lopez-Valverde, A. Brines, M. R. Patel, S. Faggi, F. Daerden, J. T. Erwin, B. Ristic, G. Bellucci, J. J. Lopez-Moreno, 上野雄一郎, 黒川宏之, J. Alday
Organizer
第25回惑星圏シンポジウム
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[Presentation] Development of Martian atmosphere retrieval tool; Dust optical depth and Surface pressure2024
Author(s)
Kazama, A., S. Aoki, Y. Leseigneur, M. Vincendon, A. Spiga, Y. Kasaba, H. Nakagawa, T. Gauter, I. Murata, F. Montmessin, T. Imamura, K. Ogohara, T. Bertrand
Organizer
第25回惑星圏シンポジウム
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[Presentation] Carbon and Oxygen isotope ratio in CO in the Martian atmosphere observed by TGO/NOMAD2023
Author(s)
K. Shiobara, S. Aoki, N. Yoshida, H. Nakagawa, N. Terada, Y. Kasaba, I. Murata, T. Yoshida, A. C. Vandaele, L. Trompet, G. Liuzzi, I. R. Thomas, G. L. Villanueva, M. A. Lopez-Valverde, A. Brines, M. R. Patel, S. Faggi, F. Daerden, J. T. Erwin, B. Ristic, G. Bellucci, J. J. Lopez-Moreno, Hiroyuki Kurokawa, Yuichiro Ueno
Organizer
日本地球惑星科学連合2023年大会
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[Presentation] Global investigation of the martian D/H cycle through data assimilation2023
Author(s)
J. Holmes, M. Patel, J. Alday, S. Lewis, S. Aoki, G. Liuzzi, G. Villanueva, M. Crismani, A. Fedorova, K. Olsen, D. Kass, A. C. Vandaele, O. Korablev
Organizer
DPS-EPSC 2023
Int'l Joint Research
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[Presentation] The Martian atmosphere and surface observed by NOMAD on ExoMars Trace Gas Orbite2023
Author(s)
A. C. Vandaele, F. Daerden, I. Thomas, C. Depiesse, J. Erwin, Z. Flimon, L. Neary, A. Piccialli, B. Ristic, L. Trompet, S. Viscardy, Y. Willame, S. Aoki, N. Yoshida, J.C. Gerard, J. Mason, M. Patel, G. Bellucci, M. A. Lopez-Valverde, J. J. Lopez-Moreno
Organizer
DPS-EPSC 2023
Int'l Joint Research
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[Presentation] 欧州火星探査衛星TGO/NOMADで観測されたCO・CO2のCおよびO同位体比2023
Author(s)
塩原輝満恵, H. F. Janecke, 青木翔平, 吉田奈央, 吉田辰哉, 中川広務, 村田功, 寺田直樹, 笠羽康正, G. Liuzzi, A. C. Vandaele, L. Trompet, I. R. Thomas, G. L. Villanueva, M. A. Lopez-Valverde, A. Brines, M. R. Patel, S. Faggi, F. Daerden, J. T. Erwin, B. Ristic, G. Bellucci, J. J. LopezMoreno, 上野雄一郎, 黒川宏之
Organizer
第154回地球電磁気・地球惑星圏学会講演会
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[Presentation] Impacts of Solar Energetic Particles on the Atmospheric Composition on Present-day Mars2023
Author(s)
Nakamura, Y., F. Leblanc, N. Terada, S. Hiruba, I. Murata, H. Nakagawa, S. Sakai, S. Aoki, A. Piccialli, Y. Willame, L. Neary, A. C. Vandaele, K. Murase, R. Kataoka, K. Seki
Organizer
American Geophysical Union Fall Meeting 2023
Int'l Joint Research
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