微惑星における有機物進化に対する鉱物の役割の解明

• 研究課題/領域番号: 18K03722
• 研究種目: 基盤研究(C)
• 配分区分: 基金
• 応募区分: 一般
• 審査区分: 小区分17010:宇宙惑星科学関連
• 研究機関: 横浜国立大学
• 研究代表者: 癸生川 陽子 横浜国立大学, 大学院工学研究院, 准教授 (70725374)
• 研究期間 (年度): 2018-04-01 – 2020-03-31
• 研究課題ステータス: 完了 (2019年度)
• 配分額: 4,420千円 (直接経費: 3,400千円、間接経費: 1,020千円); 2020年度: 650千円 (直接経費: 500千円、間接経費: 150千円); 2019年度: 910千円 (直接経費: 700千円、間接経費: 210千円); 2018年度: 2,860千円 (直接経費: 2,200千円、間接経費: 660千円)
• キーワード: 隕石 / 太陽系 / 有機物 / 鉱物 / 太陽系物質進化 / 小天体 / 変成 / 微惑星

研究成果の概要

太陽系形成初期に小天体内部で起こった化学過程は，始原的な隕石に含まれている複雑な有機物の最終的な化学組成・構造の決定に重要な役割を果たしたと考えられる。しかし，有機物の化学過程に対する鉱物の役割はほとんど明らかになっていない。
本研究では，隕石有機物の前駆物質アナログと鉱物の加熱実験を行い，鉱物が有機物の変成に及ぼす影響を明らかにした。また，ナノ赤外分光法(AFM-IR)を世界で初めて隕石有機物分析に適用し，数十nmの空間分解能で有機物官能基と鉱物分布関係を可視化することに成功した。透過型走査X線顕微鏡(STXM)等を用いて，変成度の異なる隕石中の有機物の特徴と鉱物との共存関係を調べた。

研究成果の学術的意義や社会的意義

本研究により，太陽系初期の物質進化過程において，個別の鉱物が有機物に及ぼす影響を明らかにした。また，隕石中の有機物の特徴と鉱物の分布を可視化することにより，有機物・鉱物の相互作用を踏まえた物質進化過程解明へのアプローチ基盤を確立した。本研究で得られた結果及び研究手法は，2020年末に帰還が予定されているはやぶさ2ミッションなどによる小惑星からのリターンサンプル分析にも応用できると期待される。

研究成果

• [国際共同研究] NASA-JSC/Lawrence Berkeley National Laboratory(米国)
• [雑誌論文] Primordial organic matter in the xenolithic clast in the Zag H chondrite: Possible relation to D/P asteroids (2020)
  • 著者名/発表者名: Kebukawa Yoko、Zolensky Michael E.、Ito Motoo、Ogawa Nanako O.、Takano Yoshinori、Ohkouchi Naohiko、Nakato Aiko、Suga Hiroki、Takeichi Yasuo、Takahashi Yoshio、Kobayashi Kensei
  • 雑誌名: Geochimica et Cosmochimica Acta 巻: 271 ページ: 61-77
  • DOI: 10.1016/j.gca.2019.12.012
  • NAID: 120006796066
  • 査読あり / オープンアクセス / 国際共著
• [雑誌論文] Alteration and Stability of Complex Macromolecular Amino Acid Precursors in Hydrothermal Environments (2020)
  • 著者名/発表者名: Walaa Elmasry, Yoko Kebukawa*, Takeo Kaneko, Yumiko Obayashi, Hitoshi Fukuda, Yoshiyuki Oguri, Kensei Kobayashi
  • 雑誌名: Origins of Life and Evolution of Biospheres 巻: in press 号: 1-2 ページ: 15-33
  • DOI: 10.1007/s11084-020-09593-x
  • NAID: 120006849910
  • 査読あり
• [雑誌論文] Comparison of FT‐IR spectra of bulk and acid insoluble organic matter in chondritic meteorites: An implication for missing carbon during demineralization (2019)
  • 著者名/発表者名: Kebukawa Yoko、Alexander Conel M. O'D.、Cody George D.
  • 雑誌名: Meteoritics & Planetary Science 巻: 54 号: 7 ページ: 1632-1641
  • DOI: 10.1111/maps.13302
  • NAID: 120006714789
  • 査読あり / 国際共著
• [雑誌論文] Nanoscale infrared imaging analysis of carbonaceous chondrites to understand organic-mineral interactions during aqueous alteration (2019)
  • 著者名/発表者名: Yoko Kebukawa, Hanae Kobayashi, Norio Urayama, Naoki Baden, Masashi Kondo, Michael E. Zolensky, and Kensei Kobayashi
  • 雑誌名: Proceedings of the National Academy of Sciences of the United States of America 巻: 116 号: 3 ページ: 753-758
  • DOI: 10.1073/pnas.1816265116
  • NAID: 120006551707
  • 査読あり / 国際共著
• [雑誌論文] A novel organic-rich meteoritic clast from the outer solar system (2019)
  • 著者名/発表者名: Yoko Kebukawa, Motoo Ito, Michael E. Zolensky, Richard C. Greenwood, Zia Rahman, Hiroki Suga, Aiko Nakato, Queenie H. S. Chan, Marc Fries, Yasuo Takeichi, Yoshio Takahashi, Kazuhiko Mase, Kensei Kobayashi
  • 雑誌名: Scientific Reports 巻: 9 号: 1 ページ: 3169-3169
  • DOI: 10.1038/s41598-019-39357-1
  • 査読あり / オープンアクセス / 国際共著
• [雑誌論文] Bulk chemical characteristics of soluble polar organic molecules formed through condensation of formaldehyde: Comparison with soluble organic molecules in Murchison meteorite (2019)
  • 著者名/発表者名: Yuki Isono, Shogo Tachibana, Hiroshi Naraoka, Francois-Regis Orthous-Daunay, Laurette Piani, Yoko Kebukawa
  • 雑誌名: ＧＥＯＣＨＥＭＩＣＡＬ ＪＯＵＲＮＡＬ 巻: 53 号: 1 ページ: 41-51
  • DOI: 10.2343/geochemj.2.0551
  • NAID: 130007592011
  • ISSN: 0016-7002, 1880-5973
  • 査読あり / オープンアクセス / 国際共著
• [雑誌論文] Heating experiments of the Tagish Lake meteorite: Investigation of the effects of short‐term heating on chondritic organics (2019)
  • 著者名/発表者名: Queenie H. S. Chan, Aiko Nakato, Yoko Kebukawa, Michael E. Zolensky, Tomoki Nakamura, Jessica A. Maisano, Matthew W. Colbert, James E. Martinez, A. L. David Kilcoyne, Hiroki Suga, Yoshio Takahashi, Yasuo Takeichi, Kazuhiko Mase, Ian P. Wright
  • 雑誌名: Meteoritics & Planetary Science 巻: 54 号: 1 ページ: 104-125
  • DOI: 10.1111/maps.13193
  • 査読あり / オープンアクセス / 国際共著
• [雑誌論文] Geochemistry and the Origin of Life: From Extraterrestrial Processes, Chemical Evolution on Earth, Fossilized Life’s Records, to Natures of the Extant Life (2018)
  • 著者名/発表者名: Satoru Nakashima, Yoko Kebukawa, Norio Kitadai, Motoko Igisu, Natsuki Matsuoka
  • 雑誌名: Life 巻: 8 号: 4 ページ: 39-39
  • DOI: 10.3390/life8040039
  • 査読あり / オープンアクセス
• [学会発表] 走査型透過X 線顕微鏡(STXM) を用いたTagish Lake 隕石に含まれる有機物の分析 (2019)
  • 著者名/発表者名: 桐生健斗・癸生川陽子・ 小林憲正
  • 学会等名: 第79回分析討論会
• [学会発表] Organic matter in carbonaceous chondrite lithologies of Almahata Sitta meteorite, a polymict ureilite (2019)
  • 著者名/発表者名: 癸生川 陽子, Michael Zolensky, Cyrena Anne Goodrich, 伊藤 元雄, 小川 奈々子, 高野 淑識, 大河内 直彦, 菅 大暉, Matthew Marcus, David Kilcoyne, 大東 琢治, Rahman Zia, Shaddad Muawia, 小林 憲正
  • 学会等名: 日本地球惑星科学連合2019年大会
• [学会発表] Abiotic synthesis of organic matters in environments simulating asteroids and the catalytic effect of minerals on amino acid formation (2019)
  • 著者名/発表者名: Walaa Elsayed Elmasry, Yoko Kebukawa, Kensei Kobayashi
  • 学会等名: 日本地球惑星科学連合2019年大会
• [学会発表] 隕石母天体での熱プロセスにおける鉱物と有機物の相互作用 (2019)
  • 著者名/発表者名: 平川 尚毅、癸生川 陽子、小林 憲正
  • 学会等名: 日本地球惑星科学連合2019年大会
• [学会発表] KINETIC ESTIMATION OF THE THERMAL HISTORY OF ORGANIC MATTER IN CHONDRITES USING RAMAN SPECTROSCOPY (2019)
  • 著者名/発表者名: K. Kiryu, Y. Kebukawa, M. Igisu, T. Shibuya and K. Kobayashi
  • 学会等名: MetSoc2019
  • 国際学会
• [学会発表] INTERACTION BETWEEN ORGANIC MATTER AND MINERALS IN METEORITE PARENT BODIES DURING THERMAL PROCESSES (2019)
  • 著者名/発表者名: N. Hirakawa, Y. Kebukawa, K. Kobayashi and H. Nakano
  • 学会等名: MetSoc2019
  • 国際学会
• [学会発表] Aguas Zarcas (CM2)隕石の有機物分析:Typical CM2 or not? (2019)
  • 著者名/発表者名: 癸生川陽子，Michael E. Zolensky，大東琢治，近藤正志，伊藤元雄，兒玉優，小林憲正
  • 学会等名: 日本惑星科学会2019年秋季講演会
• [学会発表] Gamma-ray induced amino acid syntheses in the Solar System aqueous environments (2019)
  • 著者名/発表者名: Y. Kebukawa
  • 学会等名: The 1st International Workshop for Aquaplanetology
  • 国際学会 / 招待講演
• [学会発表] Mineral surfaces and their catalytic effects on amino acid formation during hydrothermal alteration in environments simulating meteorite parent asteroids (2019)
  • 著者名/発表者名: Walaa Elmasry, Kebukawa Yoko, Kobayashi Kensei
  • 学会等名: The 1st International Workshop for Aquaplanetology
  • 国際学会
• [学会発表] The molecular structure and distribution of organic matter depending on the lithology in the Tagish Lake meteorite (2019)
  • 著者名/発表者名: Kento Kiryu, Yoko Kebukawa, Kensei Kobayashi
  • 学会等名: The 1st International Workshop for Aquaplanetology
  • 国際学会
• [学会発表] Interactions between organic matter and minerals in meteorites’ parent bodies (2019)
  • 著者名/発表者名: Naoki Hirakawa, Yoko Kebukawa, Kensei Kobayashi
  • 学会等名: The 1st International Workshop for Aquaplanetology
  • 国際学会
• [学会発表] Investigation of Organic Matter in Carbonaceous Chondrite Lithologies of Almahata Sitta (2019)
  • 著者名/発表者名: Y. Kebukawa, M. E. Zolensky, M. Ito, C. A. Goodrich, M. A. Marcus, A. L. D. Kilcoyne, T. Ohigashi, Z. Rahman, M. H. Shaddad and K. Kobayashi
  • 学会等名: 50th Lunar and Planetary Science Conference
  • 国際学会
• [学会発表] Applications of infrared nano-spectroscopy for carbonaceous chondrites: To understand organic-mineral interactions during aqueous alteration (2018)
  • 著者名/発表者名: Yoko Kebukawa, Norio Urayama, Hanae Kobayashi, Naoki Baden, Hans A. Bechtel, Masashi Kondo, Kensei Kobayashi
  • 学会等名: 日本地球惑星科学連合2018年大会
• [学会発表] Effect of Minerals on Amino Acids Formation in Environments Simulating Parent Bodies of Meteorites (2018)
  • 著者名/発表者名: Walaa Elsayed Mohamed Elmasry, Shusuke Misawa, Jun Matsukuma, Yoko Kebukawa, Kensei Kobayashi
  • 学会等名: 日本地球惑星科学連合2018年大会
• [学会発表] 初期太陽系の微惑星におけるガンマ線によるアミノ酸前駆体の形成 (2018)
  • 著者名/発表者名: 三澤 柊介，癸生川 陽子，Elmasry Walaa，依田 功，村松 康司，濱中 颯太，小林 憲正
  • 学会等名: 日本地球惑星科学連合2018年大会
• [学会発表] Organic Matter in Carbonaceous Chondrite-like Xenolithic Clasts: Preserving Unique Records in the Solar System (2018)
  • 著者名/発表者名: Yoko Kebukawa, Motoo Ito, Michael Zolensky, Richard Greenwood, Zia Rahman, Hiroki Suga, Aiko Nakato, Queenie Chan, Marc Fries, Yasuo Takeichi, Yoshio Takahashi, Kazuhiko Mase, Kensei Kobayashi
  • 学会等名: AOGS 15th Annual Meeting
  • 国際学会 / 招待講演
• [学会発表] 微惑星における多様なアミノ酸の形成 (2018)
  • 著者名/発表者名: 癸生川陽子
  • 学会等名: 第41回日本分子生物学会年会
  • 招待講演
• [学会発表] Possible effects of gamma-ray from short-lived radioactive nuclides on formation of organic matter during aqueous alteration (2018)
  • 著者名/発表者名: Y. Kebukawa, S. Misawa, S. Asano, I. Yoda, H. Mita, Y. Muramatsu, S. Hamanaka, Y. Tobita, and K. Kobayashi
  • 学会等名: 81st Annual Meeting of the Meteoritical Society
  • 国際学会
• [学会発表] Bells 隕石の有機物はユニークか？ - 軟X 線顕微鏡による微小領域分析 (2018)
  • 著者名/発表者名: 癸生川 陽子, 内村 絵梨花, 武市 泰男, 菅 大暉, 大東 琢治, 伊藤 元雄, 近藤 正志, 高橋 嘉夫, Michael E. Zolensky, 小林 憲正
  • 学会等名: 2018年度 日本地球化学会年会
• [学会発表] 超臨界オートクレーブを用いたモデル星間有機物の母天体変成実験―鉱物との相互作用の解明を目指して― (2018)
  • 著者名/発表者名: 平川尚毅、癸生川陽子、小林憲正、中野英之
  • 学会等名: 2018年度 日本地球化学会年会