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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

研究課題

研究課題/領域番号 17H01176
研究種目

基盤研究(A)

配分区分補助金
応募区分一般
研究分野 地球宇宙化学
研究機関国立研究開発法人海洋研究開発機構

研究代表者

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)

研究分担者 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)
渋谷 岳造  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 (00512906)
研究期間 (年度) 2017-04-01 – 2020-03-31
研究課題ステータス 完了 (2019年度)
配分額 *注記
44,460千円 (直接経費: 34,200千円、間接経費: 10,260千円)
2019年度: 14,300千円 (直接経費: 11,000千円、間接経費: 3,300千円)
2018年度: 14,300千円 (直接経費: 11,000千円、間接経費: 3,300千円)
2017年度: 15,860千円 (直接経費: 12,200千円、間接経費: 3,660千円)
キーワード生命の起源 / 化学進化 / 還元的窒素化合物 / 原始地球 / 隕石衝突 / 原始海洋 / 原始大気 / アンモニア態窒素 / 含窒素有機物 / 深海熱水
研究成果の概要

本研究は、原始地球環境における様々な非生物学的還元的窒素化合物供給プロセスの化学量論を検証し、その還元的窒素化合物フラックスを明らかにすることを目指した。隕石衝突によって地球外から持ち込まれ海洋に蓄積するプロセス、隕石衝突の衝撃によって大気窒素から還元的窒素化合物が生成されるプロセス、大気中で雷やUV照射によってNOxが生成された後海洋中で海底熱水循環によって還元的窒素化合物が生成されるプロセス、の3つを主要プロセスと想定し、再現実験による量論検証を行った。その結果、理論から予想された通り、原始地球環境において雷-海洋-熱水窒素固定プロセスが最も優占的であることが明らかとなった。

研究成果の学術的意義や社会的意義

学際的かつ独創的なアプローチと綿密に準備された研究計画を通じて「含窒素有機物生成や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」が示されたことによって、「生命誕生の場=深海熱水」説を支持する新しい重要な科学的根拠が得られた。つまり「生命はどこでどのように誕生したのか」という人類の根源的知的好奇心や科学史上最大の科学命題の一つに対して現時点での最高水準の描像を提示することが出来た点において、我が国の学術・文化水準の向上・強化に多大な貢献を果たしただけでなく、次世代の研究者や一般国民の知的好奇心を活性化し、我が国の学術の独創性や創造性の発現に大きく寄与した。

報告書

(4件)
  • 2019 実績報告書   研究成果報告書 ( PDF )
  • 2018 実績報告書
  • 2017 実績報告書
  • 研究成果

    (10件)

すべて 2019 2018 2017

すべて 雑誌論文 (2件) (うちオープンアクセス 2件、 査読あり 1件) 学会発表 (6件) (うち国際学会 2件、 招待講演 1件) 図書 (2件)

  • [雑誌論文] The Nitrogen Cycle: A Large, Fast, and Mystifying Cycle2019

    • 著者名/発表者名
      Ken Takai
    • 雑誌名

      Microbes and environments

      巻: 34 号: 3 ページ: 223-225

    • DOI

      10.1264/jsme2.ME3403rh

    • NAID

      130007711549

    • ISSN
      1342-6311, 1347-4405
    • 関連する報告書
      2019 実績報告書
    • オープンアクセス
  • [雑誌論文] 宇宙における共通物理・化学現象としての生命の誕生2018

    • 著者名/発表者名
      高井研
    • 雑誌名

      Viva Origino

      巻: 45 ページ: 1-16

    • NAID

      130008116890

    • 関連する報告書
      2018 実績報告書
    • 査読あり / オープンアクセス
  • [学会発表] 開放系における固体ー液体 (水) 間衝突現象の観測 III2019

    • 著者名/発表者名
      西澤学, 松井洋平, 渋谷岳造, 須田好, 高井研, 矢野創
    • 学会等名
      平成 30 年度宇宙科学に関する室内実験シンポジウム
    • 関連する報告書
      2019 実績報告書
  • [学会発表] コマチアイト熱水環境における非生物学的硝酸還元と初期地球窒素循環2019

    • 著者名/発表者名
      西澤学, 斎藤拓也, 眞壁明子, 渋谷岳造, 高井研
    • 学会等名
      日本地球化学会第 66 回年会
    • 関連する報告書
      2019 実績報告書
  • [学会発表] Hypervelocity Impact Experiments to Study Meteorite Fragmentation in the Ocean and Impact-Derived Products2019

    • 著者名/発表者名
      M Nishizawa, Y Matsui, K Suda, T Saito, T Shibuya, H Yano, K Takai
    • 学会等名
      Lunar and Planetary Science Conference
    • 関連する報告書
      2019 実績報告書
    • 国際学会
  • [学会発表] 初期地球海底熱水環境における非生物学的硝酸還元2018

    • 著者名/発表者名
      西澤学, 斎藤拓也, 眞壁明子, 渋谷岳造, 高井研
    • 学会等名
      2018 年度日本地球化学会第 65 回年会
    • 関連する報告書
      2018 実績報告書
  • [学会発表] Experimental study of hypervelocity impact of meteoritic material into liquid water in an open system for better understanding of the fate of extraterrestrial organics in the Hadean ocean2017

    • 著者名/発表者名
      M. Nishizawa, Y. Matsui, T. Shibuya, K. Suda, K. Takai, H. Yano
    • 学会等名
      2017年日本地球惑星科学連合大会
    • 関連する報告書
      2017 実績報告書
    • 国際学会 / 招待講演
  • [学会発表] 開放系における隕石ー海水間超高速衝突現象の観測2017

    • 著者名/発表者名
      西澤学、松井洋平、渋谷岳造、須田好、高井研、矢野創
    • 学会等名
      日本地球化学会第64回年会
    • 関連する報告書
      2017 実績報告書
  • [図書] 対論! 生命誕生の謎2019

    • 著者名/発表者名
      山岸 明彦、高井 研
    • 総ページ数
      192
    • 出版者
      集英社インターナショナル
    • ISBN
      9784797680478
    • 関連する報告書
      2019 実績報告書
  • [図書] 生命の起源はどこまでわかったか : 深海と宇宙から迫る2018

    • 著者名/発表者名
      高井 研
    • 総ページ数
      206
    • 出版者
      岩波書店
    • ISBN
      9784000062848
    • 関連する報告書
      2018 実績報告書

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公開日: 2017-04-28   更新日: 2021-02-19  

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