フッ化型同位体分子計測による後期太古代の生物地球化学

2020 年度 実績報告書

• 研究課題/領域番号: 17H01165
• 研究機関: 東京工業大学
• 研究代表者: 上野 雄一郎 東京工業大学, 理学院, 教授 (90422542)
• 研究分担者: ジルベルト アレキシー 東京工業大学, 理学院, 助教 (20726955)
• 研究期間 (年度): 2017-04-01 – 2021-03-31
• キーワード: 二重置換同位体分子 / 生物地球化学循環

研究実績の概要

本研究は太古代から原生代にかけての環境変動を理解することを目的として、新たな分析法であるフッ化による二重置換同位体分子種の計測法を開発し、それを天然試料に適用する計画である。本年度は13C-13C二重置換同位体計測の標準化を行い、質量分析の際のアーティファクトは無視できるほど小さいことを明らかにした。この成果は査読付き国際学術誌に受理された(Taguchi et al., in press)。これを踏まえてさらに室内実験と天然試料の計測を行ったところ、生物由来の熱分解天然ガスは13C-13C二重置度がある一定の狭い領域に入る一方、UV、放電当でメタンを重合することにより非生物的に合成した炭化水素は明らかに13C-13C二重置度が低いことが明確になった。また、エタンの熱分解実験を行ったところ、その二重置換度は分解によって変化がほとんどなく、もとの同位体分子情報を保存することが示唆された。以上の結果から、炭化水素の炭素二重置換度が非生物・生物を区別する新しいバイオマーカーとして有用であることを示した。
一方、昨年度までに確立した硫酸塩のd34S、D33S、d18O及び34S-18O二重置換度の同時計測法を用いて、太古代・原生代硫酸塩試料の分析を行ったところ、34S-18O二重置換度には、中期原生代をピークとする長期変動が認められることが明らかになった。

現在までの達成度 (段落)

令和2年度が最終年度であるため、記入しない。

今後の研究の推進方策

令和2年度が最終年度であるため、記入しない。

研究成果

• [国際共同研究] University of Western Australia(オーストラリア)
  • 国名: オーストラリア
  • 外国機関名: University of Western Australia
• [国際共同研究] University of St Andrews(英国)
  • 国名: 英国
  • 外国機関名: University of St Andrews
• [雑誌論文] Standardization for 13C‐13C clumped isotope analysis by fluorination method (2021)
  • 著者名/発表者名: Taguchi Koudai、Gilbert Alexis、Ueno Yuichiro
  • 雑誌名: Rapid Communications in Mass Spectrometry 巻: in press ページ: in press
  • DOI: 10.1002/rcm.9109
  • 査読あり
• [雑誌論文] Multiple sulfur isotope chemostratigraphy across the Permian Triassic boundary at Chaotian, China: Implications for a shoaling model of toxic deep‐waters (2021)
  • 著者名/発表者名: Saitoh Masafumi、Ueno Yuichiro、Isozaki Yukio、Yoshida Naohiro
  • 雑誌名: Island Arc 巻: 30 ページ: e12398
  • DOI: 10.1111/iar.12398
  • 査読あり / 国際共著
• [雑誌論文] Tracing sulfur sources in the crust via SIMS measurement of sulfur isotopes in apatite (2021)
  • 著者名/発表者名: Hammerli Johannes、Greber Nicolas D.、Martin Laure、Bouvier Anne-Sophie、Kemp Anthony I.S.、Fiorentini Marco L.、Spangenberg Jorge E.、Ueno Yuichiro、Schaltegger Urs
  • 雑誌名: Chemical Geology 巻: in press ページ: 120242～120242
  • DOI: 10.1016/j.chemgeo.2021.120242
  • 査読あり / 国際共著
• [雑誌論文] The Organic Isotopologue Frontier (2021)
  • 著者名/発表者名: Gilbert Alexis
  • 雑誌名: Annual Review of Earth and Planetary Sciences 巻: 49 ページ: 435-464
  • DOI: 10.1146/annurev-earth-071420-053134
  • 査読あり
• [雑誌論文] Theoretical calculation of position-specific carbon and hydrogen isotope equilibriums in butane isomers (2021)
  • 著者名/発表者名: Liu Qi、Yin Xinya、Zhang Yining、Julien Maxime、Zhang Naizhong、Gilbert Alexis、Yoshida Naohiro、Liu Yun
  • 雑誌名: Chemical Geology 巻: 561 ページ: 120031～120031
  • DOI: 10.1016/j.chemgeo.2020.120031
  • 査読あり / 国際共著
• [雑誌論文] The Great Oxidation Event preceded a Paleoproterozoic “snowball Earth” (2020)
  • 著者名/発表者名: Warke Matthew R.、Di Rocco Tommaso、Zerkle Aubrey L.、Lepland Aivo、Prave Anthony R.、Martin Adam P.、Ueno Yuichiro、Condon Daniel J.、Claire Mark W.
  • 雑誌名: Proceedings of the National Academy of Sciences 巻: 117 ページ: 13314～13320
  • DOI: 10.1073/pnas.2003090117
  • 査読あり / 国際共著
• [雑誌論文] A fluorination method for measuring the 13C‐13C isotopologue of C2molecules (2020)
  • 著者名/発表者名: Taguchi Koudai、Yamamoto Tomonari、Nakagawa Mayuko、Gilbert Alexis、Ueno Yuichiro
  • 雑誌名: Rapid Communications in Mass Spectrometry 巻: 34 ページ: e8761
  • DOI: 10.1002/rcm.8761
  • 査読あり
• [雑誌論文] Mission to Planet Earth: The First Two Billion Years (2020)
  • 著者名/発表者名: Stueken E. E.、Som S. M.、Claire M.、Rugheimer S.、Scherf M.、Spross L.、Tosi N.、Ueno Y.、Lammer H.
  • 雑誌名: Space Science Reviews 巻: 216 ページ: 31
  • DOI: 10.1007/s11214-020-00652-3
  • 査読あり / 国際共著
• [雑誌論文] Loss and Fractionation of Noble Gas Isotopes and Moderately Volatile Elements from Planetary Embryos and Early Venus, Earth and Mars (2020)
  • 著者名/発表者名: Lammer Helmut、Scherf Manuel、Kurokawa Hiroyuki、Ueno Yuichiro、Burger Christoph、Maindl Thomas、Johnstone Colin P.、Leizinger Martin、Benedikt Markus、Fossati Luca、Kislyakova Kristina G.、Marty Bernard、Avice Guillaume、Fegley Bruce、Odert Petra
  • 雑誌名: Space Science Reviews 巻: 216 ページ: 74
  • DOI: 10.1007/s11214-020-00701-x
  • 査読あり / 国際共著
• [雑誌論文] Multiple Sulfur Isotope Records of the 3.22 Ga Moodies Group, Barberton Greenstone Belt (2020)
  • 著者名/発表者名: Saitoh Masafumi、Nabhan Sami、Thomazo Christophe、Olivier Nicolas、Moyen Jean-Francois、Ueno Yuichiro、Marin-Carbonne Johanna
  • 雑誌名: Geosciences 巻: 10 ページ: 145～145
  • DOI: 10.3390/geosciences10040145
  • 査読あり / 国際共著
• [雑誌論文] Hydrogenation reactions of carbon on Earth: Linking methane, margarine, and life (2020)
  • 著者名/発表者名: McGlynn Shawn E.、Glass Jennifer B.、Johnson-Finn Kristin、Klein Frieder、Sanden Sebastian A.、Schrenk Matthew O.、Ueno Yuichiro、Vitale-Brovarone Alberto
  • 雑誌名: American Mineralogist 巻: 105 ページ: 599～608
  • DOI: 10.2138/am-2020-6928CCBYNCND
  • 査読あり / 国際共著
• [雑誌論文] Intramolecular 13C isotope distributions of butane from natural gases (2020)
  • 著者名/発表者名: Julien Maxime、Goldman Mark J.、Liu Changjie、Horita Juske、Boreham Christopher J.、Yamada Keita、Green William H.、Yoshida Naohiro、Gilbert Alexis
  • 雑誌名: Chemical Geology 巻: 541 ページ: 119571～119571
  • DOI: 10.1016/j.chemgeo.2020.119571
  • 査読あり / 国際共著
• [学会発表] Photochemical flux of ammonia and glycine from N2O and its implication for origin of life (2020)
  • 著者名/発表者名: Zang, X., Ueno Y.
  • 学会等名: AGU Fall meeting
  • 国際学会
• [学会発表] フッ化型同位体分子計測：エタン、エタノールの13C-13C二重置換同位体分子計測法の開発 (2020)
  • 著者名/発表者名: 田口宏大, Alexis Gilbert, 中川麻悠子, 上野雄一郎
  • 学会等名: 日本地球化学会年会
• [学会発表] 好熱性硫黄不均化菌の四種硫黄同位体指標 (2020)
  • 著者名/発表者名: 中川麻悠子, 梅澤和寛, 小島久弥, 福井学, 吉田尚弘, 上野雄一郎
  • 学会等名: 日本地球化学会年会
• [学会発表] New constraints on atmospheric oxygenation (2020)
  • 著者名/発表者名: Warke M. R., Di Rocco T., Zerkle A. L., Lepland A., Prave A. R., Martin A. P., Ueno Y., Condon D. J., Claire M. W.
  • 学会等名: GSA Annual Meeting
  • 国際学会 / 招待講演
• [学会発表] A Development of SO2F2 Method to Measure Sulfate Isotopologues (2020)
  • 著者名/発表者名: Katsuta T, Ueno Y, Nakagawa M, Aoki R, Yoshida N
  • 学会等名: Goldschmidt Conference
  • 国際学会
• [学会発表] Iron-Rich Hot Springs in Japan, a Microbiogeochemical Guided Tour (2020)
  • 著者名/発表者名: Li-Hau F, Nakagawa M, Ward L, Ueno Y, McGlynn S
  • 学会等名: Goldschmidt Conference
  • 国際学会
• [学会発表] The Great Oxidation Event Preceded a Paleoproterozoic "snowball Earth" (2020)
  • 著者名/発表者名: Warke M, Di Rocco T, Zerkle A, Lepland A, Prave A, Martin A, Ueno Y, Claire M
  • 学会等名: Goldschmidt Conference
  • 国際学会
• [学会発表] Equilibrium and Kinetic Fractionation on S-O Clumping of Sulfate (2020)
  • 著者名/発表者名: Ueno Y, Nakagawa M, Katsuta T, Aoki R, Yoshida N
  • 学会等名: Goldschmidt Conference
  • 国際学会
• [学会発表] In situ Hydrogen Isotope Analysis of Pyroxenes in Precambrian Gabbro (2020)
  • 著者名/発表者名: Yagi H, Itoh S, Ishikawa A, Shibuya T, Ueno Y
  • 学会等名: Goldschmidt Conference
  • 国際学会
• [学会発表] Iron Limitation Enhance Organic Matter Sulfurization within the Limestones of the Ediacaran Dengying Formation (2020)
  • 著者名/発表者名: MATSUuRA F, Nakada R, Ueno Y, Sawaki Y, Saitoh M, Kajitani I, Usui T
  • 学会等名: Goldschmidt Conference
  • 国際学会
• [学会発表] Abundance of 13C-13C Bonding in Biotic and Abiotic Ethane Measured by a New C2F6 Method (2020)
  • 著者名/発表者名: Taguchi K, Yamamoto T, Nakagawa M, Gilbert A, Ueno Y
  • 学会等名: Goldschmidt Conference
  • 国際学会
• [学会発表] コマチアイトの強親鉄性元素地球化学?マントル進化史の解明に向けて? (2020)
  • 著者名/発表者名: 中野 隼, 石川 晃, 上野 雄一郎, 横山 哲也
  • 学会等名: JpGU-AGU Joint Meeting
• [学会発表] Revised kinetic parameters of the APS reductase enzyme: effect on microbial sulfur isotope fractionation. (2020)
  • 著者名/発表者名: Shawn E McGlynn, Tommy Po-Hsiang Wang, Mayuko Nakagawa, Yuichiro Ueno
  • 学会等名: JpGU-AGU Joint Meeting
  • 国際学会
• [学会発表] Jinata Hot Spring as an Analogue to Early Proterozoic Oceans (2020)
  • 著者名/発表者名: Fatima Li Hau, Mayuko Nakagawa, Lewis Ward, Yuichiro Ueno, Shawn E McGlynn
  • 学会等名: JpGU-AGU Joint Meeting
  • 国際学会
• [学会発表] Analysis of 13C-13C isotopologue of ethane and ethanol by a fluorination method (2020)
  • 著者名/発表者名: Koudai Taguchi, Tomonari Yamamoto, Mayuko Nakagawa, Yuichiro Ueno
  • 学会等名: JpGU-AGU Joint Meeting
  • 国際学会
• [学会発表] Reactive iron supply control dominant sulfur species in the limestones of Ediacaran Doushantuo and Dengying Formations (2020)
  • 著者名/発表者名: Fumihiro Matsuura, Yuichiro Ueno, Na, Iori Kajitani, Tomohiro Usui
  • 学会等名: JpGU-AGU Joint Meeting
  • 国際学会