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炭素質小惑星における水溶性塩と有機化合物の化学進化

研究課題

研究課題/領域番号 23H00148
研究種目

基盤研究(A)

配分区分補助金
応募区分一般
審査区分 中区分17:地球惑星科学およびその関連分野
研究機関九州大学

研究代表者

奈良岡 浩  九州大学, 理学研究院, 教授 (20198386)

研究分担者 濱瀬 健司  九州大学, 薬学研究院, 教授 (10284522)
研究期間 (年度) 2023-04-01 – 2027-03-31
研究課題ステータス 交付 (2025年度)
配分額 *注記
47,970千円 (直接経費: 36,900千円、間接経費: 11,070千円)
2025年度: 9,100千円 (直接経費: 7,000千円、間接経費: 2,100千円)
2024年度: 9,100千円 (直接経費: 7,000千円、間接経費: 2,100千円)
2023年度: 23,400千円 (直接経費: 18,000千円、間接経費: 5,400千円)
キーワード小惑星リュウグウ / 小惑星ベンヌ / 有機分子 / 水溶性塩 / 化学進化 / 有機化合物 / 光学異性体分析 / 質量分析 / 小惑星物質 / 小惑星 / 立体異性体 / リュウグウ / 炭素質小惑星 / 隕石 / 立体異性体化合物
研究開始時の研究の概要

自然界では至る所に多くの種類の有機化合物が見出され、原始太陽系に存在した有機化合物は地球での生命の誕生に関わっている可能性があり興味が持たれている。本研究では炭素質小惑星の水溶性成分を分析して、無機・有機イオンと有機分子の状態を明らかにし、始原的小惑星の塩水組成などの水圏環境と有機物の化学進化を解明する。さらに、無機塩と簡単な有機分子が反応して生成する光学異性体を持つ有機イオン種の立体化学を明らかにする。リュウグウ試料と種々の炭素質隕石の研究と合わせて、原始太陽系で起こった水―無機イオン―有機物の化学進化を解析する。

研究実績の概要

本年度は炭素質小惑星リュウグウ試料に引き続き、アメリカNASAのOSIRIS-REx計画によって得られた炭素質小惑星ベンヌ試料の無機・有機イオンと有機分子の分析を行い、多くの研究成果を得た。ベンヌ試料にもアミノ酸や核酸塩基を始め様々な有機分子の存在を解明し、シンポジウムや論文などで発表を行った。ベンヌ試料にはリュウグウ試料に比較してアンモニウムイオンや窒素を含む化合物が多いなどの特徴があった。また、二次元クロマトグラフィー蛍光検出分析によって、アミノ酸とヒドロキシ酸の同時分析を行い、光学異性体分布も明らかにした。さらにベンヌ試料の鉱物組成の違いによって、リンを含む水溶性塩が存在するなど新たな発見もあった。これらは小惑星母天体における岩石鉱物と水の反応が水溶性塩と有機化合物の化学進化に大きく影響していると理解できる。
さらに種々の炭素質隕石も分析することによって、小惑星試料との有機分子分布の違いも明らかにすることができた。特に母天体での水質変成度の増加に伴って、含窒素環状化合物の炭素鎖伸長が起こることを明らかにした。リュウグウとベンヌ試料中の含窒素環状化合物の分布はこれらの水質変成度から予想される分布と一致しており、炭素質隕石と炭素質小惑星における有機化合物の合成過程の共通性として認識できた。
小惑星試料の分析を通して、国内の研究機関の研究者ばかりではなく、NASAゴダード宇宙飛行センターなどの海外研究者と国際共同研究を実施し、成果を上げることができた。

現在までの達成度
現在までの達成度

1: 当初の計画以上に進展している

理由

小惑星リュウグウおよびベンヌのリターン試料を用いて順調に研究成果が得られているばかりではなく、新たに化学進化にとって重要な水溶性イオン化合物を発見できたため。

今後の研究の推進方策

小惑星試料と炭素質隕石を用いて有機分子と水溶性イオンを分析することにより、引き続き原始太陽系における化学進化を理解する。予想以上の成果が得られているので、今後の発展を考えた新たな研究計画も模索する。

報告書

(3件)
  • 2024 実績報告書
  • 2023 審査結果の所見   実績報告書
  • 研究成果

    (24件)

すべて 2025 2024 2023 その他

すべて 国際共同研究 (4件) 雑誌論文 (11件) (うち国際共著 9件、 査読あり 9件、 オープンアクセス 9件) 学会発表 (9件) (うち国際学会 6件、 招待講演 2件)

  • [国際共同研究] NASA Goddard Space Flight Center(米国)

    • 関連する報告書
      2024 実績報告書
  • [国際共同研究] Helmholtz Zentrum Muenchen(ドイツ)

    • 関連する報告書
      2024 実績報告書
  • [国際共同研究] NASA Goddard Space Flight Center/California Institute of Technology(米国)

    • 関連する報告書
      2023 実績報告書
  • [国際共同研究] Technische University Muenchen/Helmholtz Munich(ドイツ)

    • 関連する報告書
      2023 実績報告書
  • [雑誌論文] Abundant ammonia and nitrogen-rich soluble organic matter in samples from asteroid (101955) Bennu2025

    • 著者名/発表者名
      Glavin Daniel P.、Dworkin Jason P.、Yasuhiro Oba (62人中45番目)et al.
    • 雑誌名

      Nature Astronomy

      巻: 9 号: 2 ページ: 199-210

    • DOI

      10.1038/s41550-024-02472-9

    • 関連する報告書
      2024 実績報告書
    • 査読あり / オープンアクセス / 国際共著
  • [雑誌論文] Primordial aqueous alteration recorded in water-soluble organic molecules from the carbonaceous asteroid (162173) Ryugu2024

    • 著者名/発表者名
      Takano Yoshinori、Naraoka Hiroshi、Dworkin Jason P.、Koga Toshiki、Sasaki Kazunori、Hikaru Yabuta (代表者は26番目)、ほか37名 4.巻 15
    • 雑誌名

      Nature Communications

      巻: 15 号: 1 ページ: 5708-5708

    • DOI

      10.1038/s41467-024-49237-6

    • 関連する報告書
      2024 実績報告書
    • 査読あり / オープンアクセス / 国際共著
  • [雑誌論文] Breunnerite grain and magnesium isotope chemistry reveal cation partitioning during aqueous alteration of asteroid Ryugu2024

    • 著者名/発表者名
      Yoshimura Toshihiro、Araoka Daisuke、Naraoka Hiroshi、Hikaru Yabuta(18番目)、ほか32名
    • 雑誌名

      Nature Communications

      巻: 15 号: 1 ページ: 6809-6809

    • DOI

      10.1038/s41467-024-50814-y

    • 関連する報告書
      2024 実績報告書
    • 査読あり / オープンアクセス / 国際共著
  • [雑誌論文] Enantioselective three-dimensional high-performance liquid chromatographic determination of amino acids in the Hayabusa2 returned samples from the asteroid Ryugu2024

    • 著者名/発表者名
      Furusho Aogu、Ishii Chiharu、Akita Takeyuki、Oyaide Mai、Mita Masashi、Hikaru Yabuta(代表者は 55番目)、ほか67名
    • 雑誌名

      Journal of Chromatography Open

      巻: 5 ページ: 100134-100134

    • DOI

      10.1016/j.jcoa.2024.100134

    • 関連する報告書
      2024 実績報告書
    • 査読あり / オープンアクセス / 国際共著
  • [雑誌論文] Abundant extraterrestrial purine nucleobases in the Murchison meteorite: Implications for a unified mechanism for purine synthesis in carbonaceous chondrite parent bodies2024

    • 著者名/発表者名
      Koga, T., Takano, Y., Oba, Y., Naraoka, H., and Ohkouchi, N.
    • 雑誌名

      Geochimica et Cosmochimica Acta

      巻: 365 ページ: 253-265

    • DOI

      10.1016/j.gca.2023.10.024

    • 関連する報告書
      2024 実績報告書 2023 実績報告書
    • 査読あり / オープンアクセス / 国際共著
  • [雑誌論文] リュウグウの有機分子から見た宇宙での化学進化2024

    • 著者名/発表者名
      奈良岡浩
    • 雑誌名

      化学と工業

      巻: 77 ページ: 104-106

    • 関連する報告書
      2024 実績報告書
  • [雑誌論文] はやぶさ2試料の有機分子分析2024

    • 著者名/発表者名
      奈良岡浩
    • 雑誌名

      日本惑星科学会誌

      巻: 33 ページ: 454-462

    • 関連する報告書
      2024 実績報告書
  • [雑誌論文] Chemical evolution of primordial salts and organic sulfur molecules in the asteroid 162173 Ryugu2023

    • 著者名/発表者名
      Yoshimura, Toshihiro; Takano, Yoshinori; Naraoka, Hiroshi and 84 more (Yabuta, H.は26番目)
    • 雑誌名

      Nature Communications

      巻: 14 号: 1 ページ: 5284-5284

    • DOI

      10.1038/s41467-023-40871-0

    • 関連する報告書
      2023 実績報告書
    • 査読あり / オープンアクセス / 国際共著
  • [雑誌論文] Soluble organic matter Molecular atlas of Ryugu reveals cold hydrothermalism on C-type asteroid parent body2023

    • 著者名/発表者名
      Schmitt-Kopplin, Philippe; Hertkorn, Norbert; Harir, Mourad and 56 more (Yabuta, H.は15番目)
    • 雑誌名

      Nature Communications

      巻: 14 号: 1 ページ: 6525-6525

    • DOI

      10.1038/s41467-023-42075-y

    • 関連する報告書
      2023 実績報告書
    • 査読あり / オープンアクセス / 国際共著
  • [雑誌論文] Investigating the impact of x‐ray computed tomography imaging on soluble organic matter in the Murchison meteorite: Implications for Bennu sample analyses2023

    • 著者名/発表者名
      Glavin, D.P., Eckley, S.A., Aponte, J.C., Berger, E.L., Burton, A.S., Dworkin, J.P., Elsila, J.E., Ferguson, F.T., Furukawa, Y., Graham, H.V., Koga, T., Liss, M., McLain, H.L., Naraoka, H., Oba, Y., Parker, E.T., Righter, K., Schmitt-Kopplin, P., Simkus, D.N., Takano, Y., Connolly, H.C.Jr., and Lauretta, D.S. et al.
    • 雑誌名

      Meteoritics & Planetary Science

      巻: 59 号: 1 ページ: 105-133

    • DOI

      10.1111/maps.14111

    • 関連する報告書
      2023 実績報告書
    • 査読あり / オープンアクセス / 国際共著
  • [雑誌論文] Polycyclic aromatic hydrocarbons in samples of Ryugu formed in the interstellar medium2023

    • 著者名/発表者名
      Zeichner S. S., Aponte J. C., Bhattacharjee S., Dong G., Hofmann A. E., ..., Tachibana S., et al
    • 雑誌名

      Science

      巻: 382 号: 6677 ページ: 1411-1416

    • DOI

      10.1126/science.adg6304

    • 関連する報告書
      2023 実績報告書
    • 査読あり / オープンアクセス / 国際共著
  • [学会発表] Organic molecules in carbonaceous asteroid Ryugu2024

    • 著者名/発表者名
      1)Naraoka Hiroshi, Takano Yoshinori, Dworkin Jason, P., Hayabusa2-initial-analysis SOM team and Hayabusa2-initial-analysis core
    • 学会等名
      45th COSPAR 2024, Busan, South Korea, July 14-20, 2024
    • 関連する報告書
      2024 実績報告書
    • 国際学会
  • [学会発表] 小惑星リュウグウの有機化合物から見えてきたこと2024

    • 著者名/発表者名
      奈良岡浩
    • 学会等名
      2024年度日本地球化学会第66回年会, 金沢大学角間キャンパス, 2024年9月18-20日
    • 関連する報告書
      2024 実績報告書
    • 招待講演
  • [学会発表] 地球外物質中の多環芳香族炭化水素の分布と起源2024

    • 著者名/発表者名
      奈良岡浩
    • 学会等名
      第41回有機地球化学シンポジウム, 島根大学松江キャンパス, 2024年9月26-27日
    • 関連する報告書
      2024 実績報告書
  • [学会発表] Organic molecules in Ryugu: Their origins and formation mechanisms2024

    • 著者名/発表者名
      Naraoka Hiroshi, Takano Yoshinori, Dworkin Jason, P., Hayabusa2-initial-analysis SOM team and Hayabusa2-initial-analysis core
    • 学会等名
      Symposium on Next Generation Astrochemistry, Nihonbashi, Tokyo, November 19-22, 2024
    • 関連する報告書
      2024 実績報告書
    • 国際学会 / 招待講演
  • [学会発表] Isotopic and organic molecular distributions of Asuka 12 CM chondrites2024

    • 著者名/発表者名
      Naraoka Hiroshi
    • 学会等名
      The 47th Antarctic Meteorite Symposium, National Institute of Polar Research, December 5, 2024
    • 関連する報告書
      2024 実績報告書
    • 国際学会
  • [学会発表] Chirality of amino acids in the asteroid Ryugu determined by a three-dimensional HPLC system2024

    • 著者名/発表者名
      6)Furusho Aogu, Ishii Chiharu, Akita Takeyuki, Oyaide Mai, Mita Masashi, Naraoka Hiroshi, and Hamase Kenji
    • 学会等名
      The 6th International Conference of D-Amino Acid Research, Kanazawa, August 21, 2024
    • 関連する報告書
      2024 実績報告書
    • 国際学会
  • [学会発表] CHN molecules related to hydrous mineral contents in carbonaceous chondrites2024

    • 著者名/発表者名
      Naraoka Hiroshi
    • 学会等名
      Solar-System Symposium in Sapporo 2024
    • 関連する報告書
      2023 実績報告書
    • 国際学会
  • [学会発表] Organic ingredients of primordial brines in carbonaceous asteroids2023

    • 著者名/発表者名
      Naraoka Hiroshi
    • 学会等名
      Brines Across the Solar System: Ancient & Future Brines Conference
    • 関連する報告書
      2023 実績報告書
    • 国際学会
  • [学会発表] 炭素質コンドライト中の含水鉱物の水素同位体比からみた水質小惑星の分布2023

    • 著者名/発表者名
      奈良岡浩, 圦本尚義
    • 学会等名
      2023年度日本地球化学会第65回年会
    • 関連する報告書
      2023 実績報告書

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公開日: 2023-04-13   更新日: 2025-12-26  

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