2022 Fiscal Year Research-status Report
Understanding of the diversity of prebiotic chemistries and emergence of molecular systems in various planetary environments in the Solar System
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22K21344
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| Research Institution | Tokyo Institute of Technology |
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Principal Investigator |
廣瀬 敬 東京工業大学, 地球生命研究所, 特定教授 (50270921)
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| Co-Investigator(Kenkyū-buntansha) |
古澤 力 東京大学, 大学院理学系研究科(理学部), 教授 (00372631)
市橋 伯一 東京大学, 大学院総合文化研究科, 教授 (20448096)
倉本 圭 北海道大学, 理学研究院, 教授 (50311519)
橘 省吾 東京大学, 大学院理学系研究科(理学部), 教授 (50361564)
松浦 友亮 東京工業大学, 地球生命研究所, 教授 (50362653)
井田 茂 東京工業大学, 地球生命研究所, 教授 (60211736)
関根 康人 東京工業大学, 地球生命研究所, 教授 (60431897)
臼井 寛裕 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, 教授 (60636471)
杉田 精司 東京大学, 大学院理学系研究科(理学部), 教授 (80313203)
玄田 英典 東京工業大学, 地球生命研究所, 教授 (90456260)
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| Project Period (FY) |
2022-12-20 – 2029-03-31
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| Keywords | 固体惑星・衛星・小惑星 / 固体惑星探査 / 生命起源 / 非平衡・複雑系 |
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| Outline of Annual Research Achievements |
本研究計画の中核をなすELSIは、2012年の創設以来、地球と地球生命の起源に力点を置いて、主に地球科学、化学、生物学の国際融合研究を進めてきた。一方で、小惑星や火星、氷衛星での有機物の起源や生命指標予測を行う上では、広いパラメタ範囲における多様な環境の形成や有機化学進化の帰結、そこに内在する普遍性を理解せねばならない。本研究では、JAXA、NASAと連携し、分野融合で培った知見を、実試料やデータに基づいて太陽系天体に本格展開する。
本研究の目的は「地球・火星・氷衛星に生じた多様な表層環境の形成・進化の理解に立脚し、その環境で生じうる有機化学進化と分子システムの形成の可能性を特徴づけすることで、惑星環境に対応した化学進化の多様性を理解すること」である。この目標は、大きく４つの研究課題から成る。すなわち、(a)惑星環境の形成に関連した「a-1 初期太陽系における物質移動の理解」、「a-2 初期大気・海洋の量と化学組成の解明」、および(b)惑星環境の進化に関連した「b-1 惑星環境と有機化学進化の相関関係の理解」、「b-2 進化可能な分子システムの普遍的特性と誕生の理解」を中心的な課題として取り組む。
初年度である2022年度では、本研究推進のための事務局を開設するとともに、本研究の連携の基盤となるホームページを作成した。すでに各海外研究拠点とも具体的な連絡を取り合い、国際共同研究を多方面で展開する準備を計画通りに進めた。特に、ドイツ・ベルリン自由大学チームとの共同研究については、大きな進展があったため、計画を前倒しで進めるなど、各計画の実情に沿って臨機応変に派遣と共同研究の開始を進めている。上記の４つの研究課題を推進するための消耗品等の必要物品も購入し、次年度である2023年度から本格稼働できる体制を万全に整えた。
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| Current Status of Research Progress |
Current Status of Research Progress
2: Research has progressed on the whole more than it was originally planned.
Reason
初年度である2022年度では、本研究を推進するための事務局の構築と人材の雇用を予定通り行った。また、本研究の成果や内容を広く知らしめるホームページを作成した。研究実施のための消耗品等の購入も行い、海外派遣先の共同研究者とも、若手研究者たちの具体的な派遣予定について綿密な議論を重ねている。上記のように、予定通り計画は推移している。
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| Strategy for Future Research Activity |
本研究には研究代表者・分担者以外に、計画2年度目までに30名を超える若手研究者・大学院生が参画する。それぞれが海外連携先に長期派遣され成果の創出を行う。
「a-1 初期太陽系における物質移動」では、原始太陽系のダストや微惑星の移動に関する先端シミュレーションを用い、最新小惑星探査の結果を踏まえた太陽系形成論の再構築を行う。氷天体群が、内側太陽系に運ばれる過程を、原始太陽系における物質大移動モデルを提案するコートダジュール天文台と連携し、探査に基づき明らかにする。
「a-2 初期大気・海洋の量と化学組成」では、高温高圧の原始地球内部を再現した室内実験とジャイアント・インパクトの数値シミュレーションを組み合わせ、地球や火星の形成終期におけるコア・マントル間の元素の分配と、その結果生じる初期大気・海洋の量と組成の多様性を明らかにする。実験物質の先端分析は、グルノーブル大と連携する。
「b-1 惑星環境と有機化学進化の相関関係」では、形成した惑星環境が進化する中で生じる有機化学進化について調べる。火星・氷天体については、NASA JPLを主要パートナーとし、現在進行中・実施予定の探査メンバーを海外連携先に加え、地球化学モデルを使って各天体の水環境を復元する。
「b-2 進化可能な分子システムの普遍的特性と誕生の理解」では、合成生物学に基づく室内実験および複雑系理論モデルを用いて、機能をもった複雑な分子群が一つのコンパートメントを形成するための惑星環境の特定と、そのようなコンパートメントが周辺環境に対応して進化するダイナミクスの解明を行う。実験面では自然環境下での高分子化実験を得意とするLMUミュンヘンや試験管内での自己再生システムの合成に長けたマックスプランク研究所と連携し、理論面では複雑系物理モデルをニールス・ボーワ研究所と連携する。
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| Causes of Carryover |
次年度使用額の大部分は、若手研究者が国際共同研究に参加しやすい研究環境を確保するための経費（3000万円）である。これは、今度、本研究による若手研究者の海外派遣を円滑に推進する上で必要となる事務局員の雇用に使われる。フルタイムでの事務員の雇用で年間500万円程度かかり、これが今後6年間、本研究課題の終了まで継続される。他は、研究推進に必要な実験用品の購入に使われる。次年度使用額が生じた理由としては、本課題の採択決定が2022年12月後半であり、これら事務局員の公募から雇用まで、および必要な実験用品の購入のための納品までが年度内に終了しなかったためである。また、上記のように事務局員の雇用は、研究期間全体を通じて行われるため、初年度のみで終了しないためでもある。
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