星間有機物の生成・進化とその地球への供給に関する統一的シナリオの構築

2003 Fiscal Year Annual Research Report

• Project/Area Number: 14340170
• Research Institution: Yokohama National University
• Principal Investigator: 小林 憲正 横浜国立大学, 大学院・工学研究院, 教授 (20183808)
• Co-Investigator(Kenkyū-buntansha): 橋本 博文 筑波大学, 機能工学系, 講師 (50272175) ; 金子 竹男 横浜国立大学, 大学院・工学研究院, 助手 (50191987)
• Keywords: 生命の起源 / 地球外有機物 / 複雑有機物 / アミノ酸 / 宇宙線 / 重粒子線 / 高速衝突 / 核酸塩基

Research Abstract

本研究では,星間空間での有機物の生成,変成(進化),地球への搬入の各ステップを一連の過程としてとらえ実験を行うことにより,地球外有機物の生命の起源での役割を評価することを目的とした。
1.星間環境での有機物の生成
星間塵中に存在するメタノール・アンモニア・水の混合物にγ線,もしくは重粒子線加速器(放医研)からのヘリウムイオン・炭素イオン(均一照射場使用)を照射した。この生成物は高分子量の「複雑有機物」であるが,その酸加水分解物中に種々のアミノ酸の生成が確認された。グリシンのエネルギー収率は,γ線の場合,線量率が高くなるほど,低くなった.同じ線量率の場合は重粒子線の方が高い値を示した.
模擬星間物質から生成した複雑有機物をゲルろ過法,熱分解GC/MS法,元素分析,FT-IR法などを用い,キヤラクタリゼーションを試みた.
2.惑星および星間環境での有機物の変成
遊離アミノ酸と結合アミノ酸(タンパク質および「複雑有機物」中のアミノ酸前駆体)を試料として,熱およびγ線に対する安定性を比較した.遊離アミノ酸よりも結合アミノ酸の方が熱およびγ線に対して高い安定性を示した.試料が水を含まない場合,また,岩石マトリックスを含む場合は,より高い安定性を示した.核酸塩基の安定性も調べたが,熱に対してはピリミジン塩基の方が,γ線に対してはプリン塩基の方が高い安定性を示した.
3.レールガン衝撃による有機物の生成と変成
グリシン水溶液・模擬彗星物質(メタノール・アンモニア・水の混合物)・模擬彗星有機物(一酸化炭素・アンモニア・水混合物に陽子線を照射したもの)に衝撃を与え,生成物を電気泳動法・MALDI-MS法で分析した.その結果,彗星などの衝突によっても地球外有機物の一部がこわされずに地球へもたらされることや,新たに有機物が生成することが示唆された。

Research Products

• [Publications] Y.Takano: "Amino Acid Precursors from Carbon Monoxide in Simulated Interstellar Dust Ice Mantle by UV Irradiation at 10K"Chemistry Letters. 2003. 36-37 (2003)
• [Publications] 金子竹男: "レールガン衝突によるアミノ酸の合成と反応"平成14年度スペース・プラズマ研究会プロシーデイング. 79-82 (2003)
• [Publications] K.Kobayashi: "Formation and Modification of Amino Acid Precursors in Space Environments"Origins of Life and Evolution of Biosphere. 33. 256-257 (2003)
• [Publications] Y.Takano: "Pyrolysis Experiment of Simulated Exogenous Complex Organics Synthesized from the Gas Mixture of CO, NH_3 and H_2O by 3 MeV Proton Irradiation"Biological Sciences in Space. 17. 192-193 (2003)
• [Publications] Y.Takano: "Abiotic Synthesis of High-Molecular-Weight Organics containing Amino Acid Precursors from Inorganic Gas Mixture of Carbon Monoxide, Ammonia and Water by 3 MeV Proton Irradiation"Applied Physics Letters. 84. 1410-1412 (2004)
• [Publications] K.Kobayashi: "Possible Cometary Bioorganic Compounds as Sources of Planetary Biospheres"Advances in Space Research. (印刷中). (2004)
• [Publications] Y.Takano: "Pyrolysis of high-molecular-weight complex organics synthesized from simulated interstellar gas mixture irradiated with 3 MeV proton irradiation"Bulletin of Chemical Society of Japan. 77(in press). (2004)
• [Publications] 小林憲正: "宇宙空間および月・惑星環境下での有機物の安定性"Space Utilization Research. 20(in press). (2004)
• [Publications] 日本化学会(編): "先端化学シリーズIV理論・計算化学・クラスター・スペースケミストリー"丸善. 214 (2003)
• [Publications] 久保田 競: "自然の謎と科学のロマン(下)生命と人間編"新日本出版社. 187 (2003)
• [Publications] 伏見 譲: "生命の起源"丸善. 137 (2004)