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原始地球における有機分子の起源:13C固体炭素を用いた衝撃実験による検証

研究課題

研究課題/領域番号 19654083
研究種目

萌芽研究

配分区分補助金
研究分野 岩石・鉱物・鉱床学
研究機関独立行政法人物質・材料研究機構

研究代表者

中沢 弘基  独立行政法人物質・材料研究機構, 量子ビームセンター, 名誉フェロー (80333780)

研究分担者 関根 利守  独立行政法人物質・材料研究機構, ナノ物質ラボ, 主席研究員 (70343829)
掛川 武  東北大学, 大学院・理学研究科地球物質科学専攻, 准教授 (60250669)
研究期間 (年度) 2007 – 2008
研究課題ステータス 完了 (2008年度)
配分額 *注記
3,500千円 (直接経費: 3,500千円)
2008年度: 700千円 (直接経費: 700千円)
2007年度: 2,800千円 (直接経費: 2,800千円)
キーワード生命の起源 / 有機分子の起源 / アミノ酸・アミン・カルボン酸 / 隕石爆撃 / 40~38億年前 / 原始地球 / 冥王代 / 初期地球 / 13C炭素同位体 / 衝撃実験 / アミノ酸 / カルボン酸(脂肪酸) / アミン
研究概要

地球に海が生じた後、40〜38億年前頃激しかった隕石の海洋爆撃を想定し、隕石成分の代表である金属鉄(Fe)と炭素(C)、海洋主成分の水(H_2O)および当時の大気主成分の窒素ガス(N_2)をカプセルに詰め、それを標的とした衝撃実験を行い、生成物を回収し、生成した有機分子を液体クロマト・質量分析計(LC-MS/MS)で検出・同定した。
その結果、グリシン(アミノ酸)および炭素鎖の長さの異なるアミン、カルボン酸など、11種の生物有機分子の生成を確認した。
本研究により、冥王代末期の地球史的イベントである隕石・微惑星重爆撃(LHB)により生物有機分子が容易に生成したであろうことが実験的に証明された。地球の海と大気と隕石成分が衝撃により激しい化学反応を生じて、生命起源の素となる生物有機分子を生じせしめたと推定される。
ミラーの実験として良く知られている、大気中の雷放電によってアミノ酸などが生じたとする説は、大気がメタンやアンモニアなどの還元的分子で構成されていたことが前提となっていたが、1970年代後半に、冥王代の大気はむしろ酸化的であったことが判り、その根拠を失っていた。本研究は、大気が非還元的であっても海洋と隕石成分の反応で有機分子が多量に生成するであろうとする「有機分子ビッグバン説(中沢)」の妥当をが実証し、地球史的に合理的な新たな有機分子起源説を日本から発信することになった。Nature Geoscience誌に発表した論文は国内外の研究者および一般マスコミの大きな関心を呼んでインタビューを受け、日米新聞各紙やNHKニュースで大きく報道された。

報告書

(2件)
  • 2008 実績報告書
  • 2007 実績報告書
  • 研究成果

    (15件)

すべて 2009 2008 2007

すべて 雑誌論文 (4件) (うち査読あり 4件) 学会発表 (11件)

  • [雑誌論文] Biomolecule formation by oceanic impacts on early Earth2009

    • 著者名/発表者名
      Furukawa, Y., Sekine, T., Oba, M., Kakegawa, T., H. Nakazawa
    • 雑誌名

      Nature Geoscience 2

      ページ: 62-69

    • 関連する報告書
      2008 実績報告書
    • 査読あり
  • [雑誌論文] Shock equation of state of basalt2008

    • 著者名/発表者名
      T. Sekine, T. Kobayashi, M. Nishio, E. Takahashi
    • 雑誌名

      Earth Planet. Space 60

      ページ: 999-1003

    • NAID

      10029009928

    • 関連する報告書
      2008 実績報告書
    • 査読あり
  • [雑誌論文] Origin and Evolution of Life,Endless Ordering of the Earth's Light Elements2008

    • 著者名/発表者名
      Hiromoto Nakazawa
    • 雑誌名

      Ohgin and Evolution of Natural Diversity, Proc.Int.Symposium"The Origin and Evolution of Natural Diversity"1-5 0tober 2007

      ページ: 13-19

    • NAID

      120006660469

    • 関連する報告書
      2007 実績報告書
    • 査読あり
  • [雑誌論文] Formation of ultrafine particles from impact-generated supercritical water2007

    • 著者名/発表者名
      Yoshihiro Furukawa, Hiromoto Nakazawa, Toshimori Sekine, Takeshi Kakegawa
    • 雑誌名

      Earth Planet.Sci.Lett. 258

      ページ: 543-549

    • 関連する報告書
      2007 実績報告書
    • 査読あり
  • [学会発表] Forsterite Hugoniot in warm dense matter region2009

    • 著者名/発表者名
      T. Sekine, N. Ozaki, K. Miyanishi, T. Kimura, T. Endo, T. Jitsui, T. Sano, R. Kodama, Y. Sakawa, S. Tachibana
    • 学会等名
      Intern. Workshop on Warm Dense Matter 2009
    • 発表場所
      箱根町箱根箱根小涌園
    • 年月日
      2009-03-19
    • 関連する報告書
      2008 実績報告書
  • [学会発表] スピノダルと衝撃プロセス2008

    • 著者名/発表者名
      関根利守, 小林敬道
    • 学会等名
      第49回高圧討論会
    • 発表場所
      姫路市姫路商工会議所
    • 年月日
      2008-11-12
    • 関連する報告書
      2008 実績報告書
  • [学会発表] 初期地球環境でのアミノ酸重合:堆積物深部条件は生命起源に重要か?2008

    • 著者名/発表者名
      掛川武
    • 学会等名
      地球惑星関連学会連合大会
    • 発表場所
      千葉市幕張メッセ国際会議場
    • 年月日
      2008-05-29
    • 関連する報告書
      2008 実績報告書
  • [学会発表] Experimental evidence of impact-induced serpentine formation from olivine and water2008

    • 著者名/発表者名
      古川善博, 関根利守, 掛川武, 中沢弘基
    • 学会等名
      地球惑星関連学会連合大会
    • 発表場所
      千葉市幕張メッセ国際会議場
    • 年月日
      2008-05-29
    • 関連する報告書
      2008 実績報告書
  • [学会発表] 隕石構成鉱物、水および窒素の衝突反応による有機分子の生成2008

    • 著者名/発表者名
      古川義博, 関根利守, 大庭雅寛, 掛川武, 中沢弘基
    • 学会等名
      日本地球化学会年会
    • 発表場所
      東京都東京大学教養学部
    • 関連する報告書
      2008 実績報告書
  • [学会発表] 初期地球のダイナミクスが最初の生命を作った2008

    • 著者名/発表者名
      掛川武
    • 学会等名
      日本地質学会年会
    • 発表場所
      秋田市秋田大学
    • 関連する報告書
      2008 実績報告書
  • [学会発表] 初期地球環境で最も重要な岩石-水反応:隕石海洋衝突2008

    • 著者名/発表者名
      掛川武
    • 学会等名
      日本鉱物科学会年会
    • 発表場所
      秋田市秋田大学
    • 関連する報告書
      2008 実績報告書
  • [学会発表] 隕石構成鉱物、水および窒素の衝突反応による有機分子の生成2008

    • 著者名/発表者名
      古川義博, 関根利守, 大庭雅寛, 掛川武, 中沢弘基
    • 学会等名
      日本鉱物科学会年会
    • 発表場所
      秋田市秋田大学
    • 関連する報告書
      2008 実績報告書
  • [学会発表] Polymerization of amino acids under high-pressure conditions : Implication to chemical evolution on the early Earth2008

    • 著者名/発表者名
      Kakegawa T., S. Ohara, T. Ishiguro, H. Abiko, H. Nakazawa
    • 学会等名
      American Geophysical Union
    • 発表場所
      San Francisco, USA Moscone Center
    • 関連する報告書
      2008 実績報告書
  • [学会発表] Synthesis of bio molecules by meteorite impact2008

    • 著者名/発表者名
      Furukawa Y., Sekine T., Oba M. Kakegawa T., Nakazawa H.
    • 学会等名
      American Geophysical Uniox
    • 発表場所
      San Francisco, USA Moscone Center
    • 関連する報告書
      2008 実績報告書
  • [学会発表] Origin and Evolution of Life,Endless Ordering of the Earth's Light Elements2007

    • 著者名/発表者名
      Hiromoto Nakazawa
    • 学会等名
      Int.Symposium"The Origin and Evolution of Natural Diversity"1-50 tober2007, Sapporo
    • 発表場所
      札幌、北海道大学
    • 年月日
      2007-10-01
    • 関連する報告書
      2007 実績報告書

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公開日: 2007-04-01   更新日: 2016-04-21  

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