衝突反応による隕石有機物の化学進化

• 研究課題/領域番号: 23740402
• 研究種目: 若手研究(B)
• 配分区分: 基金
• 研究分野: 地球宇宙化学
• 研究機関: 東北大学
• 研究代表者: 古川 善博 東北大学, 理学(系)研究科(研究院), 助教 (00544107)
• 研究期間 (年度): 2011 – 2013
• 研究課題ステータス: 完了 (2013年度)
• 配分額: 4,290千円 (直接経費: 3,300千円、間接経費: 990千円); 2013年度: 1,040千円 (直接経費: 800千円、間接経費: 240千円); 2012年度: 1,560千円 (直接経費: 1,200千円、間接経費: 360千円); 2011年度: 1,690千円 (直接経費: 1,300千円、間接経費: 390千円)
• キーワード: 隕石 / 衝突 / 有機物 / アミノ酸 / 生命の起源 / 初期地球

研究概要

隕石の衝突現象は隕石や衝突地点付近の有機物に化学反応を起こす駆動力となりうる。
本研究では、ギ酸やメチルアミンなどの単純な有機物が衝突により発生する衝撃波によって反応し、生命誕生に必要な有機物が生成するのかどうかを実験的に検証した。
その結果、タンパク質構成アミノ酸であるグリシンおよびアラニンと数種の非タンパク質構成アミノ酸およびアミンの生成を確認した。この結果は、隕石に含まれるアミノ酸の一部は衝突により合成されたものであることを示すものである。また、隕石の衝突は生命誕生前の地球で頻繁に起こっていた現象と考えられており、このような有機合成が生命の前駆物質を生み出した可能性がある。

研究成果

• [雑誌論文] Exploration of Enceladus’ water-rich plumes toward understanding of chemistry and biology of the interior ocean. (2014)
  • 著者名/発表者名: Sekine Y., Takano Y., Yano H., Funase R., Takai K., Ishihara M., Shibuya T., Tachibana S., Kuramoto K., Yabuta H., Kimura J., Furukawa Y.
  • 雑誌名: Aerospace Technology Japan, The ISTS Special Issue of Transactions of JSASS 巻: in press
  • NAID: 130004548657
  • 査読あり
• [雑誌論文] Selective Stabilization of Ribose by Borate (2013)
  • 著者名/発表者名: Furukawa Y., Horiuchi M., Kakegawa T
  • 雑誌名: Origins of Life and Evolution of Biospheres 巻: 43 号: 4-5 ページ: 353-361
  • DOI: 10.1007/s11084-013-9350-5
  • 査読あり
• [雑誌論文] Experimental investigation of formation of volatiles by heating of meteorite constituent materials in humid nitrogen (2013)
  • 著者名/発表者名: Furukawa Y., Samejima T., Nakazawa H., Kakegawa T
  • 雑誌名: Icarus 巻: 231 ページ: 77-82
  • DOI: 10.1016/j.icarus.2013.11.033
  • 査読あり
• [雑誌論文] Abiotic formation of valine peptides under conditions of high temperature and high pressure. (2012)
  • 著者名/発表者名: Furukawa Y., Otake T., Ishiguro T., Nakazawa H., Kakegawa T.
  • 雑誌名: Origins of Life and Evolution of Biospheres 巻: 42 号: 6 ページ: 519-531
  • DOI: 10.1007/s11084-012-9295-0
  • 査読あり
• [雑誌論文] 土星衛星エンセラダスのプリューム物質の化学・生命探査 (2012)
  • 著者名/発表者名: 関根康人,高野淑識,矢野創,船瀬龍,高井研,石原盛男,渋谷岳造,橘省吾,倉本圭,薮田ひかる,木村淳,古川善博
  • 雑誌名: 日本惑星科学会遊星人 巻: 21 ページ: 229-238
  • 査読あり
• [雑誌論文] Impact-induced phyllosilicate formation from olivine and water (2011)
  • 著者名/発表者名: Furukawa Y., Sekine T., Kakegawa T., Nakazawa H.
  • 雑誌名: Geochimica Cosmochimica Acta 巻: 75 号: 21 ページ: 6461-6472
  • DOI: 10.1016/j.gca.2011.08.029
  • NAID: 120005300484
  • 査読あり
• [雑誌論文] Stability of amino acids and their oligomerization under high-pressure conditions : implications for prebiotic chemistry (2011)
  • 著者名/発表者名: Otake T., Taniguchi T., Furukawa Y., Kawamura F., Nakazawa H. and Kakegawa T.
  • 雑誌名: Astrobiology 巻: vol.11 号: 8 ページ: 799-813
  • DOI: 10.1089/ast.2011.0637
  • 査読あり
• [雑誌論文] New silica clathrate minerals that are isostructural with natural gas hydrates (2011)
  • 著者名/発表者名: Momma K., Ikeda T., Nishikubo K., Takahashi N., Honma C., Takada M., Furukawa Y., Nagase T., Kudoh Y
  • 雑誌名: Nature Communications 巻: 2 号: 1 ページ: 196-196
  • DOI: 10.1038/ncomms1196
  • 査読あり
• [学会発表] Borate (2014)
  • 著者名/発表者名: Furukawa Y
  • 学会等名: Gordon Research Conference
  • 発表場所: USA
  • 年月日: 2014-01-16
  • 招待講演
• [学会発表] Borate (2014)
  • 著者名/発表者名: Yoshihiro Furukawa
  • 学会等名: Gordon Research Conference
  • 発表場所: Galveston, USA
  • 招待講演
• [学会発表] Formation of amino acids from carboxylic acid and ammonia by shock wave: implication to chemical evolution in primitive oceans (2013)
  • 著者名/発表者名: Yoshihiro Furukawa, Chizuka Suzuki, Takamichi Kobayashi, Toshimori Sekine, Hiromoto Nakazawa, and Takeshi Kakegawa
  • 学会等名: The International Biogeoscience Conference 2013
  • 発表場所: Nagoya University
• [学会発表] 地球外物質衝突による初期地球有機物の多様化 (2013)
  • 著者名/発表者名: 鈴木千月香、古川善博、小林敬道、関根利守、中沢弘基、掛川武
  • 学会等名: 2013年日本地球化学会年会
  • 発表場所: 筑波大学
• [学会発表] Diversification of prebiotic organic compounds by oceanic impacts of extraterrestrial objects (2013)
  • 著者名/発表者名: Chizuka Suzuki, Yoshihiro Furukawa, Takamichi Kobayashi, Toshimori Sekine, Takeshi Kakegawa
  • 学会等名: Goldschimidt 2013
  • 発表場所: Florence, Italy
• [学会発表] Effects of oxide ions on the stablization of pentoses (2013)
  • 著者名/発表者名: Yoshihiro Furukawa, Mana Horiuchi, Takeshi Kakegawa
  • 学会等名: Goldschimidt 2013
  • 発表場所: Florence, Italy
• [学会発表] リボースの安定性に対するホウ酸およびケイ酸の影響 (2013)
  • 著者名/発表者名: 古川善博、堀内真愛、掛川武
  • 学会等名: 2013年日本地球化学会年会
  • 発表場所: 筑波大学
• [学会発表] Effects of water content on the formation of reduced gases in impact (2012)
  • 著者名/発表者名: Furukawa Y., Samejima T., Nakazawa H., and Kakegawa T
  • 学会等名: 日本地球化学会年会
  • 発表場所: 福岡
  • 年月日: 2012-09-13
• [学会発表] Effects of borate on the stability of ribose (2012)
  • 著者名/発表者名: Furukawa Y., Horiuchi M., and Kakegawa T
  • 学会等名: 有機地球化学シンポジウム
  • 発表場所: 仙台
  • 年月日: 2012-08-23
• [学会発表] Effects of borate on the reaction between glyceraldehyde and glyceraldehyde (2012)
  • 著者名/発表者名: Horiuchi M., Furukawa Y., and Kakegawa T
  • 学会等名: 地球惑星科学連合大会
  • 発表場所: 幕張
  • 年月日: 2012-05-24
• [学会発表] Effects of salt on organic molecule formations by oceanic impacts on early Earth (2012)
  • 著者名/発表者名: Suzuki C., Furukawa Y., Kobayashi T., and Kakegawa T
  • 学会等名: 地球惑星科学連合大会
  • 発表場所: 幕張
  • 年月日: 2012-05-24
• [学会発表] Effects of glycine and its decomposition products on polymerization of methionine under high temperature and pressure (2012)
  • 著者名/発表者名: Huang R., Furukawa Y., and Kakegawa T
  • 学会等名: 地球惑星科学連合大会
  • 発表場所: 幕張
  • 年月日: 2012-05-24
• [学会発表] Effects of borate on the stability of individual pentoses (2012)
  • 著者名/発表者名: Furukawa Y., Horiuchi M., and Kakegawa T
  • 学会等名: Astrobiology Science Conference 2012
  • 発表場所: Atlanta, USA
  • 年月日: 2012-04-16
• [学会発表] バリン重合反応に対する圧力の影響 (2011)
  • 著者名/発表者名: 古川善博,大竹翼,石黒崇人,中沢弘基,掛川武
  • 学会等名: 日本地球化学会第58回年会
  • 発表場所: 札幌
  • 年月日: 2011-09-14
• [学会発表] 初期地球環境下リボース生成反応におけるホウ酸の影響 (2011)
  • 著者名/発表者名: 堀内真愛, 古川善博, 掛川武
  • 学会等名: 日本地球化学会第58回年会
  • 発表場所: 札幌
  • 年月日: 2011-09-14
• [学会発表] 高温高圧条件下における固体アミノ酸の安定性と重合反応 (2011)
  • 著者名/発表者名: 大竹翼, 谷口尚, 古川善博, 中沢弘基, 掛川武
  • 学会等名: 日本地球化学会第58回年会
  • 発表場所: 札幌
  • 年月日: 2011-09-14
• [学会発表] Oligomerization of valine under high temperature and high pressure conditions (2011)
  • 著者名/発表者名: Yoshihiro Furukawa, Tsubasa Otake, Takato Ishiguro, Hiromoto Nakazawa and Takeshi Kakegawa
  • 学会等名: Origins 2011
  • 発表場所: Montpellier, France
  • 年月日: 2011-07-05
• [学会発表] Stability of amino acids and their oligomerization under high pressure conditions (2011)
  • 著者名/発表者名: Otake, T., Taniguchi, T., Furukawa, Y., Nakazawa, H., and Kakegawa, T
  • 学会等名: Origins 2011
  • 発表場所: Montpellier, France
  • 年月日: 2011-07-05
• [学会発表] Valine peptide formation under high temperature and high pressure conditions (2011)
  • 著者名/発表者名: Yoshihiro Furukawa, Tsubasa Otake, Takato Ishiguro, Hiromoto Nakazawa and Takeshi Kakegawa
  • 学会等名: 地球惑星科学連合大会
  • 発表場所: 幕張
  • 年月日: 2011-05-23
• [学会発表] Development of LC/MS method to analyze simple sugars : an approach to investigate ribose formations on the early earth (2011)
  • 著者名/発表者名: Mana Horiuchi, Yoshihiro Furukawa, Takeshi Kakegawa
  • 学会等名: 地球惑星科学連合大会
  • 発表場所: 幕張
  • 年月日: 2011-05-23
• [学会発表] Oligomerization of valine (2011)
  • 著者名/発表者名: Furukawa et al.
  • 学会等名: Origins 2011
  • 発表場所: Montpellier, France
• [学会発表] Stability of amino acids and their oligomerization (2011)
  • 著者名/発表者名: Otake et al.,
  • 学会等名: Origins 2011
  • 発表場所: Montpellier, France
• [学会発表] Valine peptide formation (2011)
  • 著者名/発表者名: Furukawa et al.
  • 学会等名: 地球惑星科学連合大会
  • 発表場所: 幕張
• [学会発表] Development of LC/MS method for simple sugars (2011)
  • 著者名/発表者名: Horiuchi et al.
  • 学会等名: 地球惑星科学連合大会
  • 発表場所: 幕張
• [学会発表] Effects of borate on the stability of individual pentoses.
  • 著者名/発表者名: Furukawa Y., Horiuchi M., and Kakegawa T.
  • 学会等名: Astrobiology Science Conference 2012
  • 発表場所: Atlanta, USA
• [学会発表] Effects of salt on organic molecule formations by oceanic impacts on early Earth
  • 著者名/発表者名: Suzuki C., Furukawa Y., Kobayashi T., and Kakegawa T.,
  • 学会等名: JPGU meeting
  • 発表場所: 千葉市
• [学会発表] Chiral changes of simple amino acids in early Earth’s ocean by meteorite impacts: Experimental simulations
  • 著者名/発表者名: Toshimori Sekine, Atsushi Takase, Yoshihiro Furukawa, Takeshi Kakegawa
  • 学会等名: AGU Fall Meeting
  • 発表場所: San Francisco、USA