2014 Fiscal Year Annual Research Report
| Project Area | Evolution of molecules in space: from interstellar clouds to proto-planetary nebulae |
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25108002
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| Research Institution | Hokkaido University |
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Principal Investigator |
香内 晃 北海道大学, 低温科学研究所, 教授 (60161866)
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| Co-Investigator(Kenkyū-buntansha) |
羽馬 哲也 北海道大学, 低温科学研究所, 助教 (20579172)
日高 宏 北海道大学, 低温科学研究所, 助教 (00400010)
橘 省吾 北海道大学, 理学(系)研究科(研究院), 准教授 (50361564)
薮下 彰啓 九州大学, 総合理工学研究科(研究院), 准教授 (70371151)
荒木 光典 東京理科大学, 付置研究所, 研究員 (90453604)
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| Project Period (FY) |
2013-06-28 – 2018-03-31
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| Keywords | 星間分子雲 / 表面原子反応 / 光化学反応 / 氷 / 有機物 |
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| Outline of Annual Research Achievements |
星間分子雲における，氷・有機物の生成・進化過程の全体像を明らかにすることを目的とする．本研究計画では，分子雲に存在する低温の星間塵上で起こる原子反応および光化学反応に関する実験を系統的・定量的におこなう．その上で，各種反応の反応速度，生成物の分岐比などを決定する．実験生成物の化学組成・同位体組成は分析班で分析し，観測班・理論班の研究成果を包括することにより，分子雲における化学進化の大筋を描き出す．
現有の極低温表面原子反応実験装置を用いて，ベンゼン(C6H6)と水素原子との反応を調べ，アモルファスベンゼンでは反応が起きるが，結晶ベンゼンでは反応が起こらないことを発見した．また，反応の温度依存性および水素と重水素による反応速度の違いを測定し，水素原子の関与するトンネル反応に関する一般則を見いだした．また，極低温超高真空原子間力顕微鏡および極低温超高真空透過型電子顕微鏡を用いてアモルファス氷の表面構造を初めて明らかにした．
昨年度完成した光化学反応実験装置を用いて，不純物を含む氷（H2O, CH3OH, NH3）への紫外線照射による有機物生成実験が定常的に実施可能となった．10Kから室温に昇温する際の，蒸発ガスの分析が可能となった．得られた有機物の化学組成は，分析班に依頼してLC-MSで分析を行っている．また，表面構造をAFMで調べ，生成された有機物にさらに室温で紫外線を照射すると，球状の構造が形成されていることを発見した．これは隕石中に発見された球状のグラファイトとよく似た構造であり，その生成機構の解明に重要な貢献を果たすであろう．
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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
交付申請書に記載した通り，極低温超高真空原子間力顕微鏡および極低温超高真空透過型電子顕微鏡による表面構造観察,光化学反応実験の定常的遂行，光化学反応の素過程解明は，おおむね計画通り実施できた．
ベンゼンと水素原子との低温で反応実験では，アモルファスベンゼンでは反応が起きるが結晶ベンゼンでは反応が起こらないことの発見，および水素原子の関与するトンネル反応に関する一般則の発見は，天文・惑星科学以外の基礎的分野でも非常に意義のある重要な成果であり，期待以上の成果が得られたと考えている．
以上のことから，研究は，「期待以上の成果が得られた」考えている．
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| Strategy for Future Research Activity |
基本的には，当初の計画通り研究を推進していくことで，研究目的を十分に達成できると考えている．平成27年度には，特に，生成された有機物の同位体組成分析（2次イオン質量分析計による）を重点的に研究していきたい．また，原始惑星系円盤での付着成長過程を議論するために，得られた有機物の粘弾性的性質の測定も実施する．
氷表面原子反応実験，AFMによる表面構造観察，極低温超高真空透過型電子顕微鏡による氷の構造の研究，光化学反応の素過程解明，新規分子の実験室分光実験では，大きな問題等は起きておらず，これまで通りの態勢で研究を推進していく．また，研究が全体として当初の想定より順調なペースで進展しているので，研究対象を隕石母天体内での有機物と水との反応にも広げ，星間有機物のその後の進化までをも解明していきたい．
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Research Products
(30 results)
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[Journal Article] Characteristics of atmospheric aerosols containing heavy metals measured on Fukue Island, Japan2014
Author(s)
T. Hidemori, T. Nakayama, Y. Matsumi, T. Kinugawa, A. Yabushita, M. Ohashi, T. Miyoshi, S. Irei, A. Takami, N. Kaneyasu, A. Yoshino, R. Suzuki, Y. Yumoto, S. Hatakeyam
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Journal Title
Atmospheric Environment
Volume: 97
Pages: 447-455
DOI
Peer Reviewed
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[Journal Article] Exploration of Enceladus’ water-rich plumes toward understanding of chemistry and biology of the interior ocean2014
Author(s)
Sekine Y., Takano Y., Yano H., Funase R., Takai K., Ishihara M., Shibuya T., Tachibana S., Kuramoto K., Yabuta H., Kimura J. and Furukawa Y.
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Journal Title
Aerospace Technology Japan -The ISTS special issue of Transactions of JSASS-
Volume: 12
Pages: Tk_7-Tk_11
DOI
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[Presentation] Deposition of Amorphous Silicate Films for Experiments on Surface Reaction in Molecular Clouds and Protoplanetary Disks2015
Author(s)
A. Tsuchiyama, A. Miyake, T. Hama, S.Tachibana, H. Terasaki, T. Kondo, Y. Adachi, H. Hidaka, N. Watanabe, Y. Kimura and A. Kouchi
Organizer
46th Lunar and Planetary Science Conference
Place of Presentation
The Woodlands Waterway Marriott and Convention Center, Texas, USA
Year and Date
2015-03-16 – 2015-03-17
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[Presentation] ASTE搭載用多色連続波カメラ開発（３）：ノイズ評価とフィルタリング2014
Author(s)
大島泰, 竹腰達哉, 荒井均, 前川淳, 岩下浩幸, 佐藤立博, 廣田晶彦, 南谷哲宏, 松尾宏,川辺良平, 中坪俊一, 森香内晃, 徂徠和夫, 泉拓磨, 石井峻, 田村陽一, 河野孝太郎
Organizer
日本天文学会2014年秋季年会
Place of Presentation
山形大学, 山形市
Year and Date
2014-09-11 – 2014-09-13
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[Presentation] ASTE 搭載用多色連続波カメラの開発（２）: 光学系評価2014
Author(s)
竹腰達哉, 大島泰, 荒井均, 前川淳, 岩下浩幸, 佐藤立博, 廣田晶彦, 南谷哲宏, 松尾宏,川辺良平, 中坪俊一, 森章一, 香内晃, 徂徠和夫, 泉拓磨, 石井峻, 田村陽一, 河野孝太郎
Organizer
日本天文学会2014年秋季年会
Place of Presentation
山形大学, 山形市
Year and Date
2014-09-11 – 2014-09-13
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[Presentation] 模擬氷星間塵への真空紫外光照射による有機分子生成実験2014
Author(s)
羽馬 哲也, 橘 省吾, ローレット ピアニ, 遠藤 由希子, 藤田 和之, 中坪 俊一, 福士 博樹, 森 章一, 千貝 健, 香内 晃
Organizer
日本地球惑星科学連合2014年大会
Place of Presentation
パシフィコ横浜, 横浜市
Year and Date
2014-04-28 – 2014-05-02
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