2023 Fiscal Year Annual Research Report
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21H04527
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| Research Institution | Japan Agency for Marine-Earth Science and Technology |
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Principal Investigator |
北台 紀夫 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(超先鋭研究開発プログラム), 主任研究員 (80625723)
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| Co-Investigator(Kenkyū-buntansha) |
渋谷 岳造 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(超先鋭研究開発プログラム), 主任研究員 (00512906)
山本 正浩 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(超先鋭研究開発プログラム), 研究員 (60435849)
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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| Project Period (FY) |
2021-04-05 – 2024-03-31
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| Keywords | アストロバイオロジー |
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| Outline of Annual Research Achievements |
近年，我々は深海熱水噴出孔への電気化学調査を行い，噴出孔の内側から外側へ向かう定常的な電子の流れ（熱水発電）を発見した．熱水系は宇宙，少なくとも我々の太陽系に幅広く存在する可能性が示されており，その場がもたらす電気化学反応場は二酸化炭素を還元し，種々の有機物を生成する原始代謝システムの発生を駆動した（している）可能性がある．この仮説を室内実験と熱力学計算から検証し，単純な無機分子から生体分子へ至る一連の化学プロセスに適した環境条件を特定することが，本研究の目的である．
本年度は，特に熱水発電の実証実験について進展があった．深海熱水噴出孔の内側で水素や硫化水素が酸化し自由電子が生じる現象は，熱水発電に必須なプロセスであるものの，結果として得られる電位や電流が，熱水の温度やpH，硫化金属の組成などにどのように影響されるかは不明な点が多い．このため，200℃程度までの温度範囲で電位・電流をリアルタイムモニターできる高温電気化学セルの開発を行った．開発したセルの性能は，マンガン酸化物の高温下での電析実験によって評価し，得られた成果は2報にまとめ国際誌に発表した．このセルを，噴出孔環境に普遍的に存在する硫化鉄の電極としての性質評価に利用したところ，硫化鉄は高温熱水の酸化還元状態に応じてその結晶構造を柔軟に変化させ，電子の供給及び貯蓄を行うことが明らかとなった．本現象により得られる電位は，太古のアルカリ熱水噴出孔環境において様々な有機化学反応を駆動するのに十分であると予想され，生命発生への寄与が期待された．本成果は現在，国際誌への掲載を目指して論文にまとめているところである．
その他の研究テーマとしては，「熱水発電を利用した有機化合物の生成や分解」，「生命発生に必須な分子（アンモニア）の選択的濃集」等の実験もそれぞれ進展があった．
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| Research Progress Status |
令和5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5年度が最終年度であるため、記入しない。
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[Journal Article] Hydrothermal electrochemical flow reactor to independently control temperature, pressure, and potential for manganese oxide electrodeposition2024
Author(s)
Otsubo Yoshiki, Kanan Otani, Ailong Li, Kiyohiro Adachi, Shuang Kong, Norio Kitadai, Daisuke Hashizume, Ryuhei Nakamura, Takeshi Fujita, Masahiro Miyauchi, Akira Yamaguchi
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Journal Title
Ceramics International
Volume: 50
Pages: 5992-6000
DOI
Peer Reviewed / Open Access
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[Journal Article] Aqueous breakdown of aspartate and glutamate to n-w-amino acids on the parent bodies of carbonaceous chondrites and asteroid Ryugu2023
Author(s)
Yamei Li, Hiroyuki Kurokawa, Yasuhito Sekine, Yoko Kebukawa, Yuko Nakano, Norio Kitadai, Naizhong Zhang, Xiaofeng Zang, Yuichiro Ueno, Gen Fujimori, Ryuhei Nakamura, Kosuke Fujishima, Junko Isa
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Journal Title
Science Advances
Volume: 9
Pages: eadh7845
DOI
Peer Reviewed / Open Access
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[Presentation] Role of mineral catalysis on the molecular evolution on solar system bodies2023
Author(s)
Yamei Li, Hiroyuki Kurokawa, Yasuhito Sekine, Yoko Kebukawa, Yuko Nakano, Norio Kitadai, Naizhong Zhang, Xiaofeng Zang, Yuichiro Ueno, Gen Fujimori, Ryuhei Nakamura, Kosuke Fujishima, Junko Isa
Organizer
日本地球惑星科学連合 2023年大会
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[Book] 生命起源の事典2024
Author(s)
生命の起原および進化学会（監修）
Total Pages
312
Publisher
朝倉書店
ISBN
978-4-254-16078-9
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