原始地球大気中における天体衝突によるHCN生成量の実験的推定

2010 Fiscal Year Annual Research Report

• Project/Area Number: 20340155
• Research Institution: The University of Tokyo
• Principal Investigator: 杉田 精司 東京大学, 大学院・新領域創成科学研究科, 教授 (80313203)
• Co-Investigator(Kenkyū-buntansha): 門野 敏彦 大阪大学, レーザーエネルギー学研究センター, 准教授 (60359198)
• Keywords: 惑星起源・進化 / 地球化学 / 有機化学 / 宇宙科学 / 生命の起源 / 天体衝突 / 衝突蒸発現象 / 高速分光計則

Research Abstract

本年度は、これまで2ヶ年の研究結果に基づいて、JAXA/ISASの2段式高速衝突銃施設を用いた実験を実施した。昨年度までに確立させた高速分光計測とフィルター分光計測を引き続き行ってデータ蓄積に努めるのに並行して、新たに衝突生成ガスの捕獲装置を製作して質量分析装置による衝突生成HCNの定性分析を行った。まず、高速分光計測では、新たに行った紫外波長領域でのフィルター分光計測からは、CNラジカルは衝突蒸気雲の先端部分でのみ生成するのではなく衝突蒸気雲のほぼ全域において生成されることを示唆する結果が得られた。これは、C_2やダストの熱放射の空間分布とは大きな違いであり、斜め衝突におけるCNラジカルの生成効率が非常に高いことを示唆するものである。もう一方のガス分析からは、ごく微量ながらHCNの形成を確認でき、天体衝突現象によって高温で安定なCNラジカルのみでなく室温常圧でも安定なシアン化合物が形成されうることを初めて明らかにした。この実験は、メタン、水素、アンモニアなど還元性のガスを大気中に入れずに行われており、酸化還元度において中性なN_2大気中で行われている点が重要である。HCNは、生命の起源におけるいわゆる化学進化段階において非常に重要な役割を果たすことが指摘されている分子である。本研究の結果は、天体衝突によって還元物質が宇宙空間からもたらされれば、地球原始大気は必ずしも還元的でなくとも窒素に富んでいれば大量の生命の材料物質をその場生産できる可能性を示しているという意味で非常に大きな意義がある。

Research Products

• [Journal Article] LCROSS (Lunar Crater Observation and Sensing Satellite) Observation C ampain : Strategies, Implementation, and Lessons Learned (2011)
  • Author(s): Heldman, J.L., A.Colaporete, D.H.Wooden, et al.
  • Journal Title: Space Science Review Volume: (印刷中)掲載確定
  • Peer Reviewed
• [Journal Article] A ground-based observation of the LCROSS impact events using the Subaru Telescope (2011)
  • Author(s): Hong, P.K., S.Sugita, N.Okamura, Y.Sekine, H.Terada, N.Takatoh, Y.Hayano, T.Fuse, T-S.Pyo, H.Kawakita, D.H.Wooden, E.F.Young, P.G.Lucey, K.Kurosawa, H.Genda, J.Haruyama, R.Funisho, T.Kadono, R.Nakamura, S.Kamata, T.Hamura, T.Sekiguchi, M.Soma, H.Noda, J.Watanabe
  • Journal Title: Icarus Volume: 印刷中)掲載確定
  • Peer Reviewed
• [Journal Article] In-situ spectroscopic observations of silicate vaporization due to>10km/s impacts using laser driven projectiles (2010)
  • Author(s): Kurosawa K., S.Sugita, T.Kadono, K.Shigemori, Y.Hironaka, K.Otani, T.Sano, A.Shiroshita, N.Ozaki, K.Miyanishi, T.Sakaiya, Y.Sekine, S.Tachibana, K.Nakamura, S.Fukuzaki, S.Ohno, R.Kodama, T.Matsui
  • Journal Title: Geophysical Research Letters Volume: 37 Pages: L23203
  • Peer Reviewed
• [Journal Article] A pressure measurement method for high-temperature rock vapor plumes using atomic line broadening (2010)
  • Author(s): Kurosawa, K., S.Sugita
  • Journal Title: Journal of Geophysical Research Volume: 115 Pages: E10003
  • Peer Reviewed
• [Journal Article] A hydrocode calculation coupled with reaction kinetics of carbon compounds within an impact vapor plume and its implications for cometary impacts on Galilean satellites (2010)
  • Author(s): Ishimaru, R., H.Senshu, S.Sugita, T.Matsui
  • Journal Title: Icarus Volume: 210 Pages: 411-423
  • Peer Reviewed
• [Journal Article] Impact-induced N_2 production from ammonium sulfate (NH_4)_2SO_4 : Implications for the origin and evolution of N_2 in Titan's atmosphere (2010)
  • Author(s): Fukuzaki, S., Y.Sekine, H.Genda, S.Sugita, T.Kadono, T.Matsui
  • Journal Title: Icarus Volume: 210 Pages: 715-722
  • Peer Reviewed
• [Journal Article] Interpretation on Deep Impact results : Radial distribution of ejects and the size distribution of large-sized grains (2010)
  • Author(s): Kadono, T., S.Sugita, T.Ootubo, S.Sako, T.Miyata, R.Fumsho, M.Honda, H.Kawakita, J.Watanabe
  • Journal Title: Earth Planets and Space Volume: 62 Pages: 13-16
  • Peer Reviewed
• [Journal Article] 宇宙速度衝突にろよ珪酸塩蒸発過程のその場時間分解発光分光観測 (2010)
  • Author(s): 黒澤耕介, 門野敏彦, 杉田精司, 重森啓介, 弘中陽一郎, 尾崎典雅, 城下明之, 長勇一郎, 壕家達弘, 橘省吾, 大野宗祐, 藤岡慎介, Tommaso Vinci, 児玉了祐, 松井孝典
  • Journal Title: 日本惑星科学会誌遊星人 Volume: 19 Pages: 332-339
  • Peer Reviewed
• [Journal Article] LCROSS衝突の放出物のすばる望遠鏡による地上観測 (2010)
  • Author(s): 洪鵬, 岡村小津子, 杉田精司, 関根康人, 寺田宏, 高遠徳尚, 早野裕, 布施哲治, 河北秀世, 黒澤耕介, 春山純一, 古荘玲子, 門野敏彦, 中村良介, 羽村太雅, 関口朋彦, 渡部潤一
  • Journal Title: 日本惑星科学会誌遊星人 Volume: 19 Pages: 96-104
  • Peer Reviewed
• [Journal Article] 高速レーザー銃がもたらす惑星間衝物理学の進展 (2010)
  • Author(s): 杉田精司, 黒澤耕介, 門野敏彦
  • Journal Title: プラズマ・核融合学会誌 Volume: 86 Pages: 589-593
• [Journal Article] High-Speed Time-Series Spectroscopic and Imaging Observations on Aerodynamic Ablation Processes within Vapor Plumes due to Oblique Impacts (2010)
  • Author(s): Hamura, T., K.Kurosawa, S.Hasegawa, T.Matsui, S.Sugita
  • Journal Title: Proceedings of 43th Lunar and Planet.Symposium Volume: 43(印刷中)掲載確定
• [Presentation] A new modified Gaussian model (MGM) using a Bayesian estimation aporoach : toward automated analysis of planetarv spectra (2011)
  • Author(s): Sugita, S., N.Nagata, N.Tsuboi, T.Hiroi, M.Okada
  • Organizer: Lunar and Planetary Science Conference, XXXXII
  • Place of Presentation: The Woodlands, Texas, U.S.A.
  • Year and Date: 2011-03-08
• [Presentation] Experimental results investigating impact velocity effects of crater growth and the trangiet depth-diameter ratio (2011)
  • Author(s): Bamouin, O.S., J.T.Heinick, S.Sugita, M.T.Cintala, D.A.Crawford, T.Matsui
  • Organizer: Lunar and Planetary Science Conference, XXXXII
  • Place of Presentation: The Woodlands, Texas, U.S.A.
  • Year and Date: 2011-03-08
• [Presentation] Prediction of the elecmental composition of olivine by laser-induced brea kdown spectroscopy (LIBS) (2011)
  • Author(s): K.Ishibashi, S.Ohnno, T.Arai, K.Wada, S.Kameda, H.Senshu, N.Namiki, T.Matsui, Y.Cho, S.Sugita
  • Organizer: Lunar and Planetary Science Conference, XXXXII
  • Place of Presentation: The Woodlands, Texas, U.S.A.
  • Year and Date: 2011-03-08
• [Presentation] Pressure measurements of self-luminous rock vapors using atomic line broadening (2011)
  • Author(s): K.Kurosawa, S.Sugita
  • Organizer: Lunar and Planetary Science Conference, XXXXII
  • Place of Presentation: The Woodlands, Texas, U.S.A.
  • Year and Date: 2011-03-08
• [Presentation] Radiogenic heat source concentration in the lunar farside crust estimated from visocoelastic deformation of impact basins (2011)
  • Author(s): S.Kamata, S.Sugita, Y.Abe, Y.Ishi-hara, Y.Harada, N.Namiki, T.Iwata, H.Hanada, H.Araki
  • Organizer: Lunar and Planetary Science Conference, XXXXXII
  • Place of Presentation: The Woodlands, Texas, U.S.A.
  • Year and Date: 2011-03-08
• [Presentation] Experimental study of SO_3/SO_2 ratio in impact vapor clouds using a hig h-speed laser gun (2011)
  • Author(s): S.Ohno, T.Kadono, K.Kurosawa, T.Hamura, T.Sakaiya, S.Sugita, K.Shigemori, Y.Hironaka, T.Watari, T.Matsui
  • Organizer: Lunar and Planetary Science Conference, XXXXII
  • Place of Presentation: The Woodlands, Texas, U.S.A.
  • Year and Date: 2011-03-08