星間分子雲における硫黄の化学進化

• 研究課題/領域番号: 26707030
• 研究種目: 若手研究(A)
• 配分区分: 一部基金
• 研究分野: 地球宇宙化学
• 研究機関: 北海道大学
• 研究代表者: 大場 康弘 北海道大学, 低温科学研究所, 助教 (00507535)
• 研究期間 (年度): 2014-04-01 – 2017-03-31
• 研究課題ステータス: 完了 (2016年度)
• 配分額: 24,570千円 (直接経費: 18,900千円、間接経費: 5,670千円); 2016年度: 2,080千円 (直接経費: 1,600千円、間接経費: 480千円); 2015年度: 6,760千円 (直接経費: 5,200千円、間接経費: 1,560千円); 2014年度: 15,730千円 (直接経費: 12,100千円、間接経費: 3,630千円)
• キーワード: 化学進化 / 硫黄 / 重水素濃集 / 星間分子雲 / 表面反応 / トンネル効果

研究成果の概要

本研究では代表的な硫黄含有星間分子である，硫化水素（H2S)の化学進化に関する実験的な研究をおこなった。H2Sは極低温表面上で水素（H)原子，重水素（D)原子と反応可能であることがわかった。H原子と反応した場合にはH2SのHが引き抜かれ，生成したHSラジカルがさらにH原子と反応して，元のH2Sを生成すると予想された。しかし実際にはH2S存在量はH原子供給とともに減少していった。これは，H2S生成時の生成熱を利用した化学誘起脱離によると結論された。
H2SがD原子と反応すると，H2SのD置換体（HDS，D2S)生成が確認された。これは星間分子雲や彗星に存在する硫化水素のD濃集の起源だと推測される。

研究成果

• [雑誌論文] Deuterium fractionation during amino acid formation by photolysis of interstellar ice analogs containing deuterated methanol (2016)
  • 著者名/発表者名: Y. Oba, Y. Takano, N. Watanabe, A. Kouchi
  • 雑誌名: The Astrophysical Journal Letters 巻: 827 号: 1 ページ: L18-L18
  • DOI: 10.3847/2041-8205/827/1/l18
  • 査読あり / オープンアクセス / 謝辞記載あり
• [雑誌論文] Negative catalytic effect of water on the reactivity of hydrogen abstraction from the C-H bond of dimethyl ether by deuterium atoms through tunnling at low temperatures (2016)
  • 著者名/発表者名: Y. Oba, N. Watanabe, A. Kouchi
  • 雑誌名: Chemical Physics Letters 巻: 662 ページ: 14-18
  • DOI: 10.1016/j.cplett.2016.07.058
  • 査読あり / 謝辞記載あり
• [雑誌論文] Hydrogen-deuterium substitution in solid ethanol by surface reactions at low temperatures (2016)
  • 著者名/発表者名: Y. Oba, K. Osaka, T. Chigai, A. Kouchi, N. Watanabe
  • 雑誌名: Monthly Notices of the Royal Astronomical Society 巻: 462 号: 1 ページ: 689-695
  • DOI: 10.1093/mnras/stw1714
  • 査読あり / オープンアクセス / 謝辞記載あり
• [雑誌論文] Chiral glycine formation on cold interstellar grains by quantum tunneling hydrogen-deuterium substitution reactions (2015)
  • 著者名/発表者名: Y. Oba, N. Watanabe, Y. Osamura, A.Kouchi,
  • 雑誌名: Chemical Physics Letters 巻: 634 ページ: 53-59
  • DOI: 10.1016/j.cplett.2015.05.070
  • 査読あり
• [雑誌論文] Reaction kinetics and isotope effect of water formation by the surface reaction of solid H2O2 with H atoms at low temperatures (2014)
  • 著者名/発表者名: Y. Oba, K. Osaka, N. Watanabe, T. Chigai, A. Kouchi
  • 雑誌名: Faraday Discussion 巻: 168 ページ: 185-204
  • DOI: 10.1039/c3fd00112a
  • 査読あり / オープンアクセス / 謝辞記載あり
• [学会発表] アモルファス氷との水素結合による反応抑制効果：ジメチルエーテルからの量子トンネル水素引抜き反応について (2016)
  • 著者名/発表者名: 大場 康弘，渡部 直樹，香内 晃
  • 学会等名: 原子衝突学会第41回年会
  • 発表場所: 富山大学五福キャンパス（富山県・富山市）
  • 年月日: 2016-12-10
• [学会発表] 極低温表面における硫化水素の重水素置換反応 (2016)
  • 著者名/発表者名: 都丸 琢斗，大場 康弘，香内 晃，渡部 直樹
  • 学会等名: 原子衝突学会第41回年会
  • 発表場所: 富山大学五福キャンパス（富山県・富山市）
  • 年月日: 2016-12-10
• [学会発表] Hydrogen-deuterium substitution of solid dimethyl ether by reaction with deuterium atoms at 15 K (2016)
  • 著者名/発表者名: Y. Oba, N. Watanabe, A. Kouchi
  • 学会等名: European Conference on Laboratory Astrophysics
  • 発表場所: CSIC, Madrid, Spain
  • 年月日: 2016-11-22
  • 国際学会
• [学会発表] Negative Catalytic Effect of Amorphous Solid Water on the Hydrogen Abstraction from Dimethyl Ether with Deuterium Atoms at Low Temperatures (2016)
  • 著者名/発表者名: Y. Oba, N. Watanabe, A. Kouchi
  • 学会等名: ISM2016
  • 発表場所: 北海道大学低温科学研究所（北海道・札幌市）
  • 年月日: 2016-10-19
  • 国際学会
• [学会発表] Negative catalytic effect of amorphous solid water on the surface reaction of dimethyl ether with deuterium atoms at 15 K (2016)
  • 著者名/発表者名: Y. Oba, N. Watanabe, A. Kouchi
  • 学会等名: Chemistry and Physics at Low Temperatures 2016
  • 発表場所: Biarritz, France
  • 年月日: 2016-07-03
  • 国際学会
• [学会発表] Photochemistry in the molecular cloud and protoplanetary disk: Evolution of ice and organic residues through warming and UV-irradiation (2016)
  • 著者名/発表者名: L. Piani, S. Tachibana, T. Hama, I. Sugawara, Y. Oba, H. Tanaka, Y. Kimura, A. Miyake, J. Matsuno, A. Tsuchiyama, H. Yurimoto, A. Kouchi
  • 学会等名: 47th Lunar and Planetary Science Conference
  • 発表場所: The Woodlands, TX, USA
  • 年月日: 2016-03-21
  • 国際学会
• [学会発表] Formation of chiral glycine by surface reactions of normal glycine with deuterium atoms at 10 K (2016)
  • 著者名/発表者名: Y. Oba, N. Watanabe, A. Kouchi
  • 学会等名: Astrophysical Ices in the Lab (AILab), Workshop
  • 発表場所: IEM-CSIC, Madrid, Spain
  • 年月日: 2016-03-07
  • 国際学会 / 招待講演
• [学会発表] Photochemistry in the molecular cloud: Evolution of ice and organic residues through warming and UV-irradiation (2016)
  • 著者名/発表者名: L. Piani, S. Tachibana, T. Hama, I. Sugawara, Y. Oba, H. Tanaka, Y. Kimura, A. Miyake, J. Matsuno, A. Tsuchiyama, H. Yurimoto, A. Kouchi
  • 学会等名: Solar-System symposium in Sapporo 2016
  • 発表場所: Rusutsu Resort, Hokkaido, （虻田郡 留寿都村）
  • 年月日: 2016-02-17
  • 国際学会
• [学会発表] Quantum-tunneling hydrogen abstraction from dimethyl ether-water complex solid at low temperatures: on the effect of complex formation (2016)
  • 著者名/発表者名: Y. Oba, N. Watanabe, A. Kouchi
  • 学会等名: 化学反応討論会
  • 発表場所: 大宮ソニックシティ ソニックシティホール（埼玉県・さいたま市）
  • 国際学会
• [学会発表] 光化学反応による星間分子の重水素濃集度の変化 (2016)
  • 著者名/発表者名: 大場 康弘
  • 学会等名: 新学術領域研究「宇宙分子進化」第4回全体集会
  • 発表場所: 北海道大学低温科学研究所（北海道・札幌市）
• [学会発表] 疑似星間塵氷の光化学反応で生成するアミノ酸の重水素置換体存在度 (2016)
  • 著者名/発表者名: 大場 康弘，高野 淑識，渡部 直樹，香内 晃
  • 学会等名: 日本地球化学会第63回年会
  • 発表場所: 大阪市立大学（大阪府・大阪市）
• [学会発表] 極低温表面反応によるエタノールの重水素濃集 (2015)
  • 著者名/発表者名: 大場 康弘，尾坂 和哉，渡部 直樹，千貝 健
  • 学会等名: 新学術領域研究「宇宙分子進化」第三回研究集会
  • 発表場所: 北海道大学低温科学研究所（北海道 札幌市）
  • 年月日: 2015-10-22
• [学会発表] Formation and deuterium fractionation of water by low-temperature surface reactions in molecular clouds (2015)
  • 著者名/発表者名: Y. Oba
  • 学会等名: Center for Astrochemical Studies Seminar
  • 発表場所: Max-Planck-Institut fur extraterrestrial Physik, Germany
  • 年月日: 2015-10-13
  • 国際学会 / 招待講演
• [学会発表] Deuteration of interstellar glycine on low-temperature surfaces: A possible route to the formation of chiral molecules in dense molecular clouds (2015)
  • 著者名/発表者名: Y. Oba, N. Watanabe, A. Kouchi
  • 学会等名: From clouds to protoplanetary disk: the astrochemical link
  • 発表場所: Hans Harnack Haus, Berlin, Germany
  • 年月日: 2015-10-05
  • 国際学会
• [学会発表] 量子トンネル反応による極低温表面でのキラルグリシン生成 (2015)
  • 著者名/発表者名: 大場 康弘，渡部 直樹，香内 晃
  • 学会等名: 原子衝突学会第４０回年会
  • 発表場所: 首都大学東京 南大沢キャンパス 国際交流会館（東京都 八王子市）
  • 年月日: 2015-09-28
• [学会発表] Formation of Deuterated “chiral” Glycine by Low-Temperature (2015)
  • 著者名/発表者名: Y. Oba, N. Watanabe, A. Kouchi
  • 学会等名: Goldschmidt 2015
  • 発表場所: Prague Congress Center, Prague, Czech Republic
  • 年月日: 2015-08-16
  • 国際学会
• [学会発表] 擬似星間塵氷への紫外線照射によるアミノ酸重水素置換体生成 (2015)
  • 著者名/発表者名: 大場 康弘，高野 淑識，渡部 直樹，香内 晃
  • 学会等名: 第33回 日本有機地球化学シンポジウム
  • 発表場所: 北海道大学低温科学研究所（北海道 札幌市）
  • 年月日: 2015-08-06
• [学会発表] 隕石母天体における超臨界水と星間有機物との反応による石油生成 (2015)
  • 著者名/発表者名: 中野 英之，松原 康浩，大場 康弘，鈴木 徳行，齋藤 裕之，朝比奈 健太，羽馬 哲也，高野 淑識，木村 勇気，吉沢 友和，香内 晃
  • 学会等名: 第33回 日本有機地球化学シンポジウム
  • 発表場所: 北海道大学低温科学研究所（北海道 札幌市）
  • 年月日: 2015-08-06
• [学会発表] Mechanism for the prebiotic emergence of ‘”chirality”: Chiral glycine formation on interstellar grains (2015)
  • 著者名/発表者名: Y. Oba, N. Watanabe, and A. Kouchi
  • 学会等名: Astrobiology Science Conference 2015
  • 発表場所: Hilton Chicago, Illinois, USA
  • 年月日: 2015-06-15
  • 国際学会
• [学会発表] Role of tunneling in the formation and deuterium enrichment of molecules on dust grains (2015)
  • 著者名/発表者名: N. Watanabe, Y. Oba, T. Hama, H. Hidaka and A. Kouchi
  • 学会等名: Astrobiology Science Conference 2015
  • 発表場所: Hilton Chicago, Illinois, USA
  • 年月日: 2015-06-15
  • 国際学会 / 招待講演
• [学会発表] Hydrogen-deuterium substitution of glycine via quantum-tunneling surface reactions at low temperatures (2015)
  • 著者名/発表者名: Y. Oba, N. Watanabe, and A. Kouchi
  • 学会等名: 31st Symposium on Chemical Kinetics and Dynamics
  • 発表場所: Hokkaido University（北海道 札幌市）
  • 年月日: 2015-06-03
  • 国際学会
• [学会発表] Glycine Becomes Chiral by Grain-Surface Reactions at Low Temperatures (2015)
  • 著者名/発表者名: Y. Oba, N. Watanabe, and A. Kouchi
  • 学会等名: COST Action Our Astrochemical History CM1401
  • 発表場所: J. Heyrovsky Institute of Physical Chemistry, Prague, The Czech Republic
  • 年月日: 2015-05-25
  • 国際学会
• [学会発表] Water Formation by Reaction of Solid Hydrogen Peroxide with Hydrogen Atoms at Low Temperatures via Quantum Tunneling (2015)
  • 著者名/発表者名: K. Osaka, Y. Oba, A. Kouchi, N. Watanabe
  • 学会等名: Second Workshop on Experimental Laboratory Astrophysics
  • 発表場所: Poipu, Kauai, Hawaii, USA
  • 年月日: 2015-02-23 – 2015-02-26
• [学会発表] 星間分子雲におけるアミノ酸の重水素濃集 (2014)
  • 著者名/発表者名: 大場 康弘，力石 嘉人，高野 淑識，渡部 直樹，香内 晃
  • 学会等名: 第32回有機地球化学シンポジウム
  • 発表場所: ニューウェルシティ湯河原，熱海市
  • 年月日: 2014-11-06 – 2014-11-08
• [学会発表] H-D Substitution Reactions of Solid Ethanol with Atomic Deuterium via Quantum Tunneling at Low Temperatures (2014)
  • 著者名/発表者名: K. Osaka,Y. Oba, A. Kouchi, N. Watanabe
  • 学会等名: Workshop on Interstellar Matter 2014
  • 発表場所: Hokkaido University
  • 年月日: 2014-10-16 – 2014-10-18
• [学会発表] 星間塵表面反応で生成する水の水素同位体組成 (2014)
  • 著者名/発表者名: 大場 康弘, 渡部 直樹, 香内 晃
  • 学会等名: 2014年度 日本地球化学会年会
  • 発表場所: 富山大学五福キャンパス
  • 年月日: 2014-09-16 – 2014-09-18
• [学会発表] Water formation in space: quantum-tunneling surface reaction H2O2 + H at low temperatures (2014)
  • 著者名/発表者名: Y.Oba, N. Watanabe, A. Kouchi
  • 学会等名: 第30回化学反応討論会
  • 発表場所: イーグレ姫路，姫路市
  • 年月日: 2014-06-04 – 2014-06-06
• [学会発表] 星間分子雲における化学進化：星間塵表面反応の重要性 (2014)
  • 著者名/発表者名: 大場康弘
  • 学会等名: 大阪大学宇宙地球科学セミナー
  • 発表場所: 大阪大学豊中キャンパス
  • 年月日: 2014-05-08
• [学会発表] Importance of deuterium fractionation of ethanol by grain surface reactions: experiment of H-D tunneling substitution (2014)
  • 著者名/発表者名: 尾坂 和哉, 大場 康弘, 香内 晃, 渡部 直樹
  • 学会等名: 日本地球惑星科学連合2014年大会
  • 発表場所: パシフィコ横浜，横浜市
  • 年月日: 2014-04-28 – 2014-05-02
• [学会発表] Reaction kinetics and isotope effect of water formation by the surface reaction of solid H2O2 with H atoms at low temperatures (2014)
  • 著者名/発表者名: Y. Oba, K. Osaka, N. Watanabe, T. Chigai, A. Kouchi
  • 学会等名: Faraday Discussion 168 Astrochemistry of Dust, Ice and Gas
  • 発表場所: Leiden, The Netherlands
  • 年月日: 2014-04-07 – 2014-04-09
• [備考] 個人HP
  • URL: http://www.lowtem.hokudai.ac.jp/astro/oba/index.html
• [備考] 所属研究室ホームページ
  • URL: http://www.lowtem.hokudai.ac.jp/astro/oba/index.html