Theoretical Challenge in Astrobiology by Computational Science

2018 Fiscal Year Final Research Report

• Project/Area Number: 16K13782
• Research Category: Grant-in-Aid for Challenging Exploratory Research
• Allocation Type: Multi-year Fund
• Research Field: Astronomy
• Research Institution: The University of Tokyo (2017-2018); University of Tsukuba (2016)
• Principal Investigator: Aikawa Yuri 東京大学, 大学院理学系研究科(理学部), 教授 (40324909)
• Co-Investigator(Kenkyū-buntansha): 庄司 光男 筑波大学, 計算科学研究センター, 助教 (00593550) ; 古家 健次 筑波大学, 計算科学研究センター, 助教 (80783711)
• Project Period (FY): 2016-04-01 – 2019-03-31
• Keywords: 量子化学計算 / アストロケミストリー

Outline of Final Research Achievements

Reaction processes in various environments from molecular clouds to the primordial earth have been proposed for the generation of prebiotic molecules. In order to quantitatively evaluate what kind of environment and process is most effective, elucidation of reaction path and rate is essential. As a pilot study, we perform ab-initio calculations to evaluate the activation barrier and branching ratio of reactions relevant to the formation and destruction of organic molecules, including glycine. These elementary reactions are incorporated into rate equations to construct a numerical model of the reaction system in the star and planetary system formation.

Free Research Field

天文学

Academic Significance and Societal Importance of the Research Achievements

生命の材料物質となる有機物はどのように作られ、原始地球上にどれくらい存在したのだろうか？これにはさまざまな説がある。天文学に最も関連深いのは、星間分子として生成された有機分子が彗星に取り込まれ地球にもたらされたとする星間物質起源説であろう。近年、若い太陽に相当する原始星の周囲でギ酸などさまざまな有機分子が検出されている。本研究では、生命関連分子の代表ともいえるグリシンの生成過程について２つの代表的な生成反応を選び、量子化学計算によってそれらの反応のメカニズムと反応の起きる条件を調べた。またさまざまな反応を取り込んだ数値シミュレーションで若い星の周りでの有機分子の生成について調べた。