星間分子から隕石有機物へ：重水素存在度を指標とした分子進化プロセス解明

2020 年度 実績報告書

• 研究課題/領域番号: 17H04862
• 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, 准教授 (00507535)
• 研究期間 (年度): 2017-04-01 – 2021-03-31
• キーワード: ヘキサメチレンテトラミン / 隕石母天体 / 重水素濃集 / 分子進化 / 熱変質

研究実績の概要

隕石母天体上での加熱プロセスにともなうヘキサメチレンテトラミン（HMT)の変化を検証するために，HMTの標準試薬を純金製のカプセルに封入し，300℃で24時間加熱した。その後，加熱サンプルを反応容器から取り出し，それらの元素（炭素・水素・窒素）組成，ならびに炭素・水素・窒素同位体比を測定した。加熱前の元素組成（C:H:N＝51.4:8.6:39.9）と比較すると，加熱後は水素と窒素の割合が大きく減少し，C:H:N＝61.9:4.1:27.2となった。これから見積もられる加熱後成分の平均的な組成はC5H3.95N1.88と見積もられた。加熱にともなって各元素の安定同位体組成も変化し，炭素は4‰程度同位体的に軽くなったのに対し，窒素と水素はともに同位体的に重くなった。これらの結果は，加熱によって同位体的に重い炭素と同位体的に軽い窒素と水素を含む成分が優先的にHMTから失われることを示した。
3種の炭素質隕石（マーチソン，タギッシュレイク，マレー）からHMTを世界で初めて検出することに成功した。隕石中HMT量は各隕石に含まれる代表的な有機物，アミノ酸に匹敵するほど多かった。隕石母天体上はHMT生成に不利であるため，検出したHMTは太陽系形成以前の星間分子雲環境で生成したと考えられる。HMTは熱水反応によって分解し，アミノ酸や糖の材料となるアンモニアやホルムアルデヒドを生成可能である。従来の説では隕石母天体上でのそれら分子の起源が不明であったが，HMTが分解して両分子が生成し，さらにアミノ酸など複雑分子が生成したと考えるとすべてつじつまが合う。本成果はNature Communications誌にて発表され，隕石有機物の起源・生成メカニズムの解明に重要な情報を提供したとして高い注目を集めた。

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] NASA(米国)
  • 国名: 米国
  • 外国機関名: NASA
• [国際共同研究] Osservatorio Astrofisico di Arcetri(イタリア)
  • 国名: イタリア
  • 外国機関名: Osservatorio Astrofisico di Arcetri
• [国際共同研究] IPAG, Univ. Grenoble Alpes(フランス)
  • 国名: フランス
  • 外国機関名: IPAG, Univ. Grenoble Alpes
• [国際共同研究] University College London(英国)
  • 国名: 英国
  • 外国機関名: University College London
• [国際共同研究] Centro de Astrobiologia (CSIC-INTA),(スペイン)
  • 国名: スペイン
  • 外国機関名: Centro de Astrobiologia (CSIC-INTA),
• [国際共同研究]
  • 他の国数: 4
• [雑誌論文] FAUST. II. Discovery of a Secondary Outflow in IRAS 15398?3359: Variability in Outflow Direction during the Earliest Stage of Star Formation? (2021)
  • 著者名/発表者名: Okoda Yuki、Oba Yasuhiro（68人中47番目）et al.
  • 雑誌名: The Astrophysical Journal 巻: 910 ページ: 11～11
  • DOI: 10.3847/1538-4357/abddb1
  • 査読あり / 国際共著
• [雑誌論文] Analytical development of seamless procedures on cation-exchange chromatography and ion-pair chromatography with high-precision mass spectrometry for short-chain peptides (2021)
  • 著者名/発表者名: Takano Yoshinori、Oba Yasuhiro、Furota Satoshi、Naraoka Hiroshi、Ogawa Nanako O.、Blattmann Thomas M.、Ohkouchi Naohiko
  • 雑誌名: International Journal of Mass Spectrometry 巻: 463 ページ: 116529～116529
  • DOI: 10.1016/j.ijms.2021.116529
  • 査読あり / オープンアクセス
• [雑誌論文] Precometary organic matter: A hidden reservoir of water inside the snow line (2020)
  • 著者名/発表者名: Nakano Hideyuki、Hirakawa Naoki、Matsubara Yasuhiro、Yamashita Shigeru、Okuchi Takuo、Asahina Kenta、Tanaka Ryo、Suzuki Noriyuki、Naraoka Hiroshi、Takano Yoshinori、Tachibana Shogo、Hama Tetsuya、Oba Yasuhiro、Kimura Yuki、Watanabe Naoki、Kouchi Akira
  • 雑誌名: Scientific Reports 巻: 10 ページ: 7755
  • DOI: 10.1038/s41598-020-64815-6
  • 査読あり / オープンアクセス
• [雑誌論文] An Experimental Study of Chemical Desorption for Phosphine in Interstellar Ice (2020)
  • 著者名/発表者名: Nguyen Thanh、Oba Yasuhiro、Shimonishi Takashi、Kouchi Akira、Watanabe Naoki
  • 雑誌名: The Astrophysical Journal 巻: 898 ページ: L52～L52
  • DOI: 10.3847/2041-8213/aba695
  • 査読あり / オープンアクセス
• [雑誌論文] Extraterrestrial hexamethylenetetramine in meteorites?a precursor of prebiotic chemistry in the inner solar system (2020)
  • 著者名/発表者名: Oba Yasuhiro、Takano Yoshinori、Naraoka Hiroshi、Furukawa Yoshihiro、Glavin Daniel P.、Dworkin Jason P.、Tachibana Shogo
  • 雑誌名: Nature Communications 巻: 11 ページ: 6243
  • DOI: 10.1038/s41467-020-20038-x
  • 査読あり / オープンアクセス / 国際共著
• [雑誌論文] UV-ray irradiation never causes amorphization of crystalline CO2: A transmission electron microscopy study (2020)
  • 著者名/発表者名: Tsuge Masashi、Nguyen Thanh、Oba Yasuhiro、Hama Tetsuya、Kouchi Akira、Watanabe Naoki
  • 雑誌名: Chemical Physics Letters 巻: 760 ページ: 137999～137999
  • DOI: 10.1016/j.cplett.2020.137999
  • 査読あり
• [雑誌論文] FAUST I. The hot corino at the heart of the prototypical Class I protostar L1551 IRS5 (2020)
  • 著者名/発表者名: Bianchi E、Oba Y(66人中47番目）et al.
  • 雑誌名: Monthly Notices of the Royal Astronomical Society: Letters 巻: 498 ページ: L87～L92
  • DOI: 10.1093/mnrasl/slaa130
  • 査読あり / 国際共著
• [学会発表] Laboratory studies on the hydrogen-deuterium substitution of hydrogen sulfide on ice surfaces at low temperatures (2021)
  • 著者名/発表者名: Yasuhiro Oba, Takuto Tomaru, Naoki Watanabe, Akira Kouchi
  • 学会等名: COSPAR 2021
  • 国際学会
• [学会発表] Recent advances in analytical techniques for the identification of specific COMs in photochemically-processed interstellar ice analogs (2021)
  • 著者名/発表者名: Yasuhiro Oba, Yoshinori Takano, Hiroshi Naraoka, Naoki Watanabe, Akira Kouchi
  • 学会等名: COSPAR 2021
  • 国際学会 / 招待講演
• [備考] 研究室ホームページ（個人）
  • URL: http://www.lowtem.hokudai.ac.jp/astro/oba/index1.html