2019 Fiscal Year Annual Research Report
革新的再現実験から解読する生命の起源と初期進化を支えた原始地球窒素循環
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17H01176
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| Research Institution | Japan Agency for Marine-Earth Science and Technology |
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Principal Investigator |
高井 研 国立研究開発法人海洋研究開発機構, 超先鋭研究開発部門, 部門長 (80359166)
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| Co-Investigator(Kenkyū-buntansha) |
矢野 創 国立研究開発法人宇宙航空研究開発機構, 宇宙科学研究所, 助教 (00321571)
西澤 学 国立研究開発法人海洋研究開発機構, 深海・地殻内生物圏研究分野, 研究員 (60447539)
黒澤 耕介 千葉工業大学, 惑星探査研究センター, 上席研究員 (80616433)
上野 雄一郎 東京工業大学, 理学院, 教授 (90422542)
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| Project Period (FY) |
2017-04-01 – 2020-03-31
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| Keywords | 生命の起源 / 化学進化 / 還元的窒素化合物 / 原始地球 / 隕石衝突 |
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| Outline of Annual Research Achievements |
雷－海洋－熱水窒素固定シナリオの検証実験：今年度も引き続き原始大気・海洋環境での放電・UV照射に伴う大気窒素のNOxへの変換、および海洋中での二価鉄や熱水によるNOxの還元反応について、温度・pH・圧力・金属硫化物や岩石の種類を変えた様々な条件での実験を行い、基質および生成物の量論を解析した。結果として以下のことが明らかになった。（１）放電により大気窒素から硝酸が生成されることが実証され、その量論について大気窒素から硝酸への最終的な変換収率（初期N2量に対する収率）は約80％であった。（２）原始コマチアイト型深海熱水の熱水循環再現実験により、海水中に存在していた硝酸は初期濃度の1/1000以下に減少し、窒素およびアンモニアへ変換されることが実証され、アンモニアへの変換収率は最大10％であった。
隕石衝突窒素固定シナリオの検証実験：今年度も引き続き宇宙科学研究所に設置された垂直型二段式軽ガス銃を用いて隕石と海水の超高速衝突再現実験を行い、大気窒素からのNOxやアンモニアへの窒素固定プロセスの量論を解析した。衝突天体のアナログ物質として、普通コンドライト（LL6）、オリビン、およびにステンレス鋼（鉄隕石アナログ）を衝突速度5 km/sで水に超高速衝突させた。すべての実験においても水との衝突によって有意なアンモニア生成（10μM以上）は見られなかった。
各アンモニア態窒素・含窒素有機物供給プロセスの比較検証：今年度までに得られた実験データと冥王代初期－太古代地球における海水量や熱水循環フラックスの推定を統合し、大気・海洋・海底熱水を含む原始地球環境における窒素フラックスを推定した。その結果、作業仮説として示した「アンモニア態窒素供給における雷－海洋－熱水窒素固定シナリオの重要性」が理論と実験の両面で実証された。
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| Research Progress Status |
令和元年度が最終年度であるため、記入しない。
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| Strategy for Future Research Activity |
令和元年度が最終年度であるため、記入しない。
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