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2017 年度 実績報告書

地球外天体における有機物化学進化の実証的解明

研究課題

研究課題/領域番号 16K13873
研究機関東京大学

研究代表者

関根 康人  東京大学, 大学院理学系研究科(理学部), 准教授 (60431897)

研究期間 (年度) 2016-04-01 – 2018-03-31
キーワード太陽系形成 / 有機合成 / 巨大天体衝突 / 化学進化
研究実績の概要

本研究では、太陽系天体に見つかる有機物から、化学進化過程、生成環境の特定を行うことを目的とする。これまでほとんど解釈されなかった天体上の有機物を指標とし、太陽系形成進化史を明らかにする研究の潮流を創り出すことを目指す。
最終年度では、前年度に構築した熱水有機物合成実験装置を用い、氷衛星エンセラダスやC型小惑星に存在する有機物の模擬物質を作成し、これに対して衝突衝撃変成実験を行った。衝撃変成は、固体天体表層において他天体の衝突により普遍的に生じる現象であるだけでなく、相対速度を持つ探査機が天体において有機物を捕獲する際にも生じる現象である。そのため、衝撃変成を定量的に評価することは、太陽系天体における有機物の化学進化の理解だけでなく、探査機によるその場分析結果の解釈、将来探査計画の立案に対しても本質的に重要となる。しかし、これまでの研究では、太陽系天体に特化した熱水有機合成装置がなく、したがって、これら天体で生成する有機物の模擬物質を使って、定量的・系統的に衝撃変成を評価することができなかった。
本研究では、熱水有機合成実験で反応条件の異なる有機物を大量に生成し、これを使って衝突実験を系統的に行うことでこのボトルネックを克服した。その結果、衝撃変成温度200~400℃までは脱水反応を通じて有機物がさらに高分子化ことがわかった。このことはこの温度範囲までであれば、衝突はで化学進化を促進する過程であることを意味する。これに対して、衝撃変成温度500℃を超えると官能基が失われて炭化することで有機物が失われることもわかった。さらに、得られた実験結果と探査機による分析結果、隕石中の有機物分析結果とを比較することで、いくつかの小天体はかつて高速衝突を経験したものが含まれていることがわかり、従来の惑星形成論の予想に反する新たな制約となった。

  • 研究成果

    (20件)

すべて 2018 2017 その他

すべて 国際共同研究 (2件) 雑誌論文 (4件) (うち国際共著 2件、 査読あり 4件) 学会発表 (13件) 図書 (1件)

  • [国際共同研究] 高圧応用科学センター(中国)

    • 国名
      中国
    • 外国機関名
      高圧応用科学センター
  • [国際共同研究] Max Planck Institute(ドイツ)

    • 国名
      ドイツ
    • 外国機関名
      Max Planck Institute
  • [雑誌論文] An experimental study on impact-induced alterations of planetary organic simulants2018

    • 著者名/発表者名
      Sekine Yasuhito、Kodama Kenya、Kobayashi Takamichi、Obata Seiji、Chang Yu、Ogawa Nanako O.、Takano Yoshinori、Ohkouchi Naohiko、Saiki Koichiro、Sekine Toshimori
    • 雑誌名

      Meteoritics & Planetary Science

      巻: 印刷中 ページ: 印刷中

    • DOI

      10.1111/maps.13075

    • 査読あり / 国際共著
  • [雑誌論文] Experimental study of heterogeneous organic chemistry induced by far ultraviolet light: Implications for growth of organic aerosols by CH 3 addition in the atmospheres of Titan and early Earth2018

    • 著者名/発表者名
      Hong Peng、Sekine Yasuhito、Sasamori Tsutoni、Sugita Seiji
    • 雑誌名

      Icarus

      巻: 307 ページ: 25~39

    • DOI

      doi.org/10.1016/j.icarus.2018.02.019

    • 査読あり
  • [雑誌論文] Depositional processes of impactites from the YAX-1 drill core in the Chicxulub impact structure inferred from vertical profiles of PDF orientations and grain size distributions of shocked quartz2018

    • 著者名/発表者名
      Chang Yu、Goto Kazuhisa、Sekine Yasuhito、Tajika Eiichi
    • 雑誌名

      Meteoritics & Planetary Science

      巻: 印刷中 ページ: 印刷中

    • DOI

      doi.org/10.1111/maps.13082

    • 査読あり
  • [雑誌論文] 深宇宙探査機によるテラヘルツ波帯観測が拓く惑星科学2017

    • 著者名/発表者名
      黒田 剛史、佐川 英夫、関根 康人、笠井 康子、Paul HARTOGH
    • 雑誌名

      日本リモートセンシング学会誌

      巻: 37 ページ: 351~361

    • DOI

      doi:10.11440/rssj.37.351

    • 査読あり / 国際共著
  • [学会発表] 木星氷衛星探査 JUICEからの今後の惑星科学2018

    • 著者名/発表者名
      関根康人、齋藤義文、春山純一、松岡彩子、笠羽康正、浅村和史、塩谷圭吾、小林正規、笠井康子、東原和行、JUICE-日本チーム
    • 学会等名
      宇宙科学シンポジウム、JAXA、相模原市、神奈川県
  • [学会発表] Hydrology of Subsaline Lakes in Southern Mongolia: A Terrestrial Analog Study for Lacustrine Environments and Chloride Depositions on Early Mars2018

    • 著者名/発表者名
      Chida, T., Sekine, Y., Fukushi, K., Matsumiya, H., Solongo, T., Hasebe, N., Davaadorj, J.
    • 学会等名
      49th Lunar and Planetary Science Conference, The Woodlands Waterway Marriott Hotel and Convention Center, The Woodlands, Texas, USA
  • [学会発表] ”ハビタブル”とは何か:水惑星学の創成を目指して2017

    • 著者名/発表者名
      関根康人、福士圭介、渋谷岳造、玄田英典、臼井寛裕
    • 学会等名
      日本地球惑星科学連合2017年大会、幕張メッセ、千葉市、千葉県
  • [学会発表] Experimental study on manganese oxide formation: Interpretation of manganese oxide on Gale crater and oxidizing environment on early Mars2017

    • 著者名/発表者名
      野田夏実、今村翔子、関根康人、上杉宋一郎、栗栖美菜子、宮本千尋、田畑陽久、高橋嘉夫、村上隆
    • 学会等名
      日本地球惑星科学連合2017年大会、幕張メッセ、千葉市、千葉県
  • [学会発表] Experimental investigations on hydrothermal reactions within large icy satellites and Martian crustal rocks using a 130-MPa hydrothermal autoclave2017

    • 著者名/発表者名
      丹 秀也、関根 康人
    • 学会等名
      日本地球惑星科学連合2017年大会、幕張メッセ、千葉市、千葉県
  • [学会発表] Experimental study of Fe2+ photo-oxidation in circumneutral-pH solution: Implications for the trigger for acidification of surface water on early Mars2017

    • 著者名/発表者名
      Tabata, H., Sekine, Y., Kanzaki, Y., Sugita, S., and Murakami, T.
    • 学会等名
      日本地球惑星科学連合2017年大会、幕張メッセ、千葉市、千葉県
  • [学会発表] 火星は厚いCO2大気を持っていなかった?マンガン酸化実験から探る初期火星の大気組成2017

    • 著者名/発表者名
      今村翔子、野田夏実、関根康人、上杉宋一郎、栗栖美菜子、宮本千尋、田畑陽久、村上隆、高橋嘉夫
    • 学会等名
      日本地球惑星科学連合2017年大会、幕張メッセ、千葉市、千葉県
  • [学会発表] 水惑星学の創成2017

    • 著者名/発表者名
      関根康人、渋谷岳造、玄田英典、福士圭介、臼井寛裕、鍵裕之、倉本圭、高橋嘉夫、渡邊誠一郎
    • 学会等名
      日本地球化学会第64回年会、東京工業大学、目黒区、東京都
  • [学会発表] 水惑星学の創成2017

    • 著者名/発表者名
      関根康人、渋谷岳造、玄田英典、福士圭介、臼井寛裕、鍵裕之、倉本圭、高橋嘉夫、渡邊誠一郎
    • 学会等名
      日本惑星科学会2017年秋季講演会、大阪大学、豊中市、大阪府
  • [学会発表] 中性pHにおけるFe2+光酸化反応の実験的研究:初期火星の表層酸性化イベントに対する示唆2017

    • 著者名/発表者名
      田畑陽久、関根康人、菅崎良貴、杉田精司、村上隆
    • 学会等名
      日本惑星科学会2017年秋季講演会、大阪大学、豊中市、大阪府
  • [学会発表] エウロパ内部海の熱水環境における硫酸還元反応2017

    • 著者名/発表者名
      丹秀也、関根康人、渋谷岳造、宮本千尋、高橋嘉夫
    • 学会等名
      日本惑星科学会2017年秋季講演会、大阪大学、豊中市、大阪府
  • [学会発表] Water chemistry of “aqua” planets: Pluto & Ceres2017

    • 著者名/発表者名
      Sekine, Y.
    • 学会等名
      Joint meeting of Multi-scale asteroid science & Aqua planetology, JAXA, Sagamihara, Kanagawa, Japan
  • [学会発表] High-O2, low-CO2 atmosphere on early Mars inferred from manganese oxide deposits2017

    • 著者名/発表者名
      Sekine, Y., Imamura, S., Noda, N., Takahashi, Y., Uesugi, S., Kurisu, M., and Hartmann, J.
    • 学会等名
      American Geophysical Union Fall meeting, New Orleans Ernest N. Morial Convention Center, New Orleans, Louisiana, USA
  • [図書] Enceladus―evidence and unsolved questions for an ice-covered habitable world (in Astrobiology: Origin and history of life and the Earth, and Search for life in Solar System and extra-solar planets)2018

    • 著者名/発表者名
      Sekine, Y., Shibuya, T., and Kamata, S.
    • 総ページ数
      印刷中
    • 出版者
      Springer

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公開日: 2018-12-17  

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