Frontier of organic astrochemistry: Exploring primordial organic molecular evolution in the Solar System

2021 Fiscal Year Research-status Report

• Project/Area Number: 21KK0062
• Research Institution: Japan Agency for Marine-Earth Science and Technology
• Principal Investigator: 高野 淑識 国立研究開発法人海洋研究開発機構, 海洋機能利用部門(生物地球化学センター), センター長代理 (80399815)
• Co-Investigator(Kenkyū-buntansha): 古賀 俊貴 国立研究開発法人海洋研究開発機構, 海洋機能利用部門(生物地球化学センター), 特別研究員(PD) (30912034) ; 坂井 三郎 国立研究開発法人海洋研究開発機構, 海洋機能利用部門(生物地球化学センター), 主任研究員 (90359175)
• Project Period (FY): 2021-10-07 – 2026-03-31
• Keywords: 小惑星リュウグウ / 地球帰還粒子 / 元素組成 / 物質科学的性状 / ピリミジン塩基 / プリン塩基

Outline of Annual Research Achievements

当該年度は、炭素質小惑星「リュウグウ」の地表面の撮像、タッチダウンサンプリングのオンサイト観察、地球帰還粒子の性状に関する研究成果をとりまとめ、2022年2月10日付で科学誌「Science」に掲載されました。タッチダウンの撮像では、あたかも「花吹雪」のように舞うリュウグウ地表の砂や砕屑物の様子を捉えました。現在進められているリュウグウ試料の詳細分析の結果も、リュウグウを代表する粒子から得られるものであり、リュウグウの全体像を明らかにすることが期待されます（2021年12月21日付 Nature Astronomy誌に掲載）。サンプルリターン探査で帰還した一次試料は、対象となる天体の諸性状・位置情報・地質情報とともに回収・格納され、地球大気との接触はありませんでした。はやぶさ２プロジェクトによって初めて、C型小惑星の元素組成や物質科学的性状が明らかになると期待されています。
次に、共同研究グループで独自に開発した高精度な核酸塩基分析手法を駆使して、マーチソン隕石やタギッシュレイク隕石など3種の炭素質隕石から前生物的な遺伝子の候補となる核酸塩基5種すべてを含む18種類の核酸塩基類を網羅的に検出することに世界で初めて成功しました（2022年3月22日付 Nature Communications誌に受理）。それら核酸塩基の種類や存在量の分析により、少なくともその一部は太陽系形成前の星間分子雲という環境で生成した可能性が示されました。本成果によって、炭素・窒素・水素・酸素らの軽元素を軸とした始原的な分子進化における最初の遺伝機能発現（ピリミジン塩基およびプリン塩基）の過程を読み解く鍵になると期待されます。

Current Status of Research Progress

1: Research has progressed more than it was originally planned.

Reason

JAMSTECを中心とした日本側の研究者グループとNASAを中心とした米国側の研究グループの研究体制が、相乗的に前進しており、学術誌での公表（Science、Nature Astronomy、Nature Communicationsなど）を順調に進めている。

Strategy for Future Research Activity

2022年5月末のはやぶさ２初期分析の完了に向けて、日米で引き続き、解析を進めていく。
また、審査中の研究成果について、修正とアップデートを引き続き行っていく。
AbSciCon2022において、共同で研究成果の発表を行う。

Causes of Carryover

コロナによる研究計画の修正および基金の次年度使用のため。

Research Products

• [Int'l Joint Research] アメリカ航空宇宙局（NASA）(米国)
  • Country Name: U.S.A.
  • Counterpart Institution: アメリカ航空宇宙局（NASA）
• [Journal Article] Identifying the wide diversity of extraterrestrial purine and pyrimidine nucleobases in carbonaceous meteorites (2022)
  • Author(s): Oba Yasuhiro、Takano Yoshinori、Furukawa Yoshihiro、Koga Toshiki、Glavin Daniel P.、Dworkin Jason P.、Naraoka Hiroshi
  • Journal Title: Nature Communications Volume: 13 Pages: 2008
  • DOI: 10.1038/s41467-022-29612-x
  • Peer Reviewed / Open Access / Int'l Joint Research
• [Journal Article] Pebbles and sand on asteroid (162173) Ryugu: In situ observation and particles returned to Earth (2022)
  • Author(s): Tachibana, S., Sawada, H., Okazaki, R., Takano, Y., Sakamoto, K., Miura, Y.N., Okamoto, C. et al.
  • Journal Title: Science Volume: 375 Pages: 1011～1016
  • DOI: 10.1126/science.abj8624
  • Peer Reviewed / Int'l Joint Research
• [Journal Article] Preliminary analysis of the Hayabusa2 samples returned from C-type asteroid Ryugu (2022)
  • Author(s): Yada, T., Abe, M., Okada, T., Nakato, A., Yogata, K., Miyazaki, A., Hatakeda, K., Kumagai, K., Nishimura, M., Hitomi, Y., Soejima, H., Yoshitake, M., Iwamae, A., Furuya, S., Uesugi, M., Karouji, Y., Usui, T., Hayashi, T., Yamamoto, D., Fukai, R., Sugita, S., Cho, Y. et al.
  • Journal Title: Nature Astronomy Volume: 6 Pages: 214～220
  • DOI: 10.1038/s41550-021-01550-6
  • Peer Reviewed / Open Access / Int'l Joint Research
• [Journal Article] Environmental assessment in the prelaunch phase of Hayabusa2 for safety declaration of returned samples from the asteroid (162173) Ryugu: Background monitoring and risk management during development of the sampler system (2022)
  • Author(s): Sakamoto, K., Takano, Y., Sawada, H., Okazaki, R., Noguchi, T., Uesugi, M., Yano, H., Yada, T., Abe, M. and Tachibana, S.
  • Journal Title: Earth, Planets and Space Volume: - Pages: -
  • DOI: 10.1186/s40623-022-01628-z
  • Peer Reviewed / Open Access / Int'l Joint Research
• [Journal Article] Organic matter in carbonaceous chondrite lithologies of Almahata Sitta: Incorporation of previously unsampled carbonaceous chondrite lithologies into ureilitic regolith (2021)
  • Author(s): Kebukawa, Y., Zolensky, M.E., Goodrich, C.A., Ito, M., Ogawa, N.O., Takano, Y. et al.
  • Journal Title: Meteoritics & Planetary Science Volume: 56 Pages: 1311-1327
  • DOI: 10.1111/maps.13713.
  • Peer Reviewed / Int'l Joint Research
• [Journal Article] Assessing the debris generated by the small carry-on impactor operated from the Hayabusa2 mission. (2021)
  • Author(s): Ito, M., Takano, Y., Kebukawa, Y., Ohigashi, T., Matsuoka, M. et al.
  • Journal Title: Geochemical Journal Volume: 55 Pages: 223-239
  • DOI: 10.2343/geochemj.2.0632
  • Peer Reviewed / Open Access / Int'l Joint Research
• [Journal Article] Analytical Protocols for Phobos Regolith Samples Returned by the Martian Moons Exploration (MMX) Mission (2021)
  • Author(s): Fujiya, W., Furukawa, Y., Sugahara, H., Koike, M., Bajo, K.-i., Chabot, N.L.
  • Journal Title: Earth, Planets and Space Volume: 73 Pages: 120
  • DOI: 10.1186/s40623-021-01438-9.
  • Peer Reviewed / Open Access / Int'l Joint Research
• [Journal Article] イオンペアクロマトグラフィー／電子スプレーイオン化質量分析法（LC/ESI-MS）による短鎖ペプチド類のマススペクトル解析 [技術論文]. (2021)
  • Author(s): 高野 淑識, 大場 康弘, 大河内 直彦
  • Journal Title: Researches in Organic Geochemistry Volume: 37 Pages: 15 － 43
  • Peer Reviewed / Open Access
• [Presentation] Soluble Organic Matter (SOM) analysis of the Hayabusa2 samples: The first results (2021)
  • Author(s): Hiroshi Naraoka, Yoshinori Takano, Jason P. Dworkin, HY2 SOM team members, HY2 IA-core members
  • Organizer: Hayabusa 2021 Symposium (8th ISAS Symposium of the Solar System Materials)
  • Int'l Joint Research / Invited
• [Presentation] CNHOS contents with their isotopic compositions and preliminary organic profiles from the Hayabusa2 samples (2021)
  • Author(s): Yoshinori Takano, Hiroshi Naraoka, Jason P. Dworkin, HY2 SOM team members, HY2 IA-core members
  • Organizer: Hayabusa 2021 Symposium (8th ISAS Symposium of the Solar System Materials)
  • Int'l Joint Research
• [Presentation] 15Nに富むアミノ酸の分子レベル安定窒素同位体比測定における分析精度の検証 (2021)
  • Author(s): 菅原 春菜・高野 淑識・滝沢 侑子・力石 嘉人
  • Organizer: 日本有機地球化学会
• [Remarks] ISAS/JAXA プレスリリース
  • URL: https://www.isas.jaxa.jp/topics/002942.html
• [Remarks] ISAS/JAXA プレスリリース
  • URL: https://www.isas.jaxa.jp/topics/002891.html
• [Remarks] アメリカ航空宇宙局（NASA）/ GSFC
  • URL: https://astrobiology.gsfc.nasa.gov/team-members.html
• [Remarks] JAMSTECトピックス：JAXA「はやぶさ２プロジェクト」から感謝状の授与
  • URL: https://www.jamstec.go.jp/j/jamstec_news/20220124/
• [Remarks] JAMSTECトピックス：はやぶさ２サンプラーチーム
  • URL: https://www.jamstec.go.jp/j/jamstec_news/20220221/