小惑星リュウグウの有機宇宙化学：２つの太陽系天体で探る始原的な有機分子レベル進化

2022 年度 実施状況報告書

• 研究課題/領域番号: 21KK0062
• 研究機関: 国立研究開発法人海洋研究開発機構
• 研究代表者: 高野 淑識 国立研究開発法人海洋研究開発機構, 海洋機能利用部門(生物地球化学センター), センター長代理 (80399815)
• 研究分担者: 古賀 俊貴 国立研究開発法人海洋研究開発機構, 海洋機能利用部門(生物地球化学センター), 特別研究員(PD) (30912034) ; 坂井 三郎 国立研究開発法人海洋研究開発機構, 海洋機能利用部門(生物地球化学センター), 主任研究員 (90359175)
• 研究期間 (年度): 2021-10-07 – 2026-03-31
• キーワード: 小惑星リュウグウ / アミノ酸 / キラリティ / 核酸塩基 / 可溶性有機分子群

研究実績の概要

今年度の上半期は、独自に開発した高精度な核酸塩基分析手法を駆使して、最古の太陽系物質である炭素質隕石（マーチソン隕石やタギッシュレイク隕石など3種）から、全ての生物のDNA・RNAに含まれる核酸塩基5種（ウラシル、シトシン、チミン、アデニン、グアニン）すべての同時検出に世界で初めて成功し、2022年4月27日（水）公開のNature Communications誌にhighlighting paperとして、公開された。同日、海洋研究開発機構、北海道大学、九州大学、東北大学、アメリカ航空宇宙局(NASA)らと共同プレスを行った。
今年度の下半期は、「はやぶさ２」が持ち帰った小惑星リュウグウ試料に含まれる可溶性有機分子を分析し、成果をScience誌に発表した（2023年2月24日 公開）。リュウグウは小惑星帯で最も多いC型小惑星に属する暗い始原的な小惑星で、炭素質コンドライト隕石のような含水鉱物に富んでいる。始原的な炭素質コンドライトにはアミノ酸を含む様々な可溶性有機分子が存在することが知られており、生命の誕生につながる前生物的有機分子を初期の地球や他の天体に供給した可能性がある。まず、1回目のタッチダウンサンプリングで得られたリュウグウ表面試料に含まれる有機分子を日米欧の研究チームで分析を行い、その結果、アミノ酸やアミン、カルボン酸、芳香族炭化水素、含窒素環状化合物など種々の有機分子が検出された。
さらに、小惑星リュウグウに核酸塩基とビタミンが存在することをNature Communications誌に発表した（2023年3月22日 公開）。本研究グループが培ってきた有機分子レベルでの精密分析技術や実証経験が、太陽系物質科学の統合的な理解に貢献できることを期待したい。本研究は、海洋研究開発機構・HMT株式会社・慶應義塾大学・東京工業大学の共同研究の一環として行われた。

現在までの達成度 (区分)

1: 当初の計画以上に進展している

理由

Science誌に2編、Science Advances誌に1編、Nature Communications誌に2編を含め、国際誌へ原著論文の成果を着実に公表している。

今後の研究の推進方策

今後、「はやぶさ2」プロジェクトだけでなく、米国主導の小惑星サンプルリターン計画「OSIRIS-REx」（＃1）や日本主導の火星衛星サンプルリターン計画「MMX」（＃2）など、厳選された地球外サンプルリターン計画が進行しており、直近では2023年9月にOSIRIS-RExが炭素質小惑星ベヌー（Bennu）のサンプルの受入準備を進める。
（＃1）小惑星サンプルリターン計画「OSIRIS-REx」 … 米国NASAが主導する国際共同ミッション。
OSIRIS-REx：Origins, Spectral Interpretation, Resource Identification, Security, Regolith Explorerの略称。概要は、こちら（https://www.youtube.com/watch?v=QunVAWABQSc）。
（＃2）火星衛星サンプルリターン計画「MMX」 … 日本JAXAが主導する国際共同ミッション。
MMX：Martian Moons eXploration missionの略称。概要は、こちら（https://www.youtube.com/watch?v=yiS6NdpEL2A）。

次年度使用額が生じた理由

当初は、2023年9月に小惑星ベヌー試料の到着を予定していたが、米国NASA側の事情と初期スクリーニング分析のスケジュール都合により、若干の時期シフト（日本到着）が想定されたため、次年度使用額が生じたことによる。

研究成果

• [国際共同研究] NASA Goddard Space Flight Center/California Institute of Technology/University of Arizona(米国)
  • 国名: 米国
  • 外国機関名: NASA Goddard Space Flight Center/California Institute of Technology/University of Arizona
  • 他の機関数: 6
• [国際共同研究] University; Grenoble Alpes/University; Paris-Saclay/University; Aix-Marseille(フランス)
  • 国名: フランス
  • 外国機関名: University; Grenoble Alpes/University; Paris-Saclay/University; Aix-Marseille
  • 他の機関数: 4
• [国際共同研究] Helmholtz Munich/Max Planck Institute/Ludwig-Maximilians-University(ドイツ)
  • 国名: ドイツ
  • 外国機関名: Helmholtz Munich/Max Planck Institute/Ludwig-Maximilians-University
  • 他の機関数: 3
• [雑誌論文] Soluble organic molecules in samples of the carbonaceous asteroid (162173) Ryugu (2023)
  • 著者名/発表者名: Naraoka, H., Takano, Y., Dworkin, J.P., Oba, Y., Hamase, K., Furusho, A., Ogawa, N.O., Hashiguchi, M., Fukushima, K., Aoki, D., Schmitt-Kopplin, P., Aponte, J.C., Parker, E.T., Glavin, D.P., McLain, H.L., Elsila, J.E., Graham, H.V. et al.
  • 雑誌名: Science 巻: 379 ページ: eabn9033
  • DOI: 10.1126/science.abn9033
  • 査読あり / オープンアクセス / 国際共著
• [雑誌論文] Noble gases and nitrogen in samples of asteroid Ryugu record its volatile sources and recent surface evolution (2023)
  • 著者名/発表者名: Okazaki, R., Marty, B., Busemann, H., Hashizume, K., Gilmour, J.D., Meshik, A., Yada, T., Kitajima, F., Broadley, M.W., Byrne, D., Furi, E., Riebe, M.E.I., Krietsch, D., Maden, C., Ishida, A., Clay, P., Crowther, S.A., Fawcett, L., Lawton, T., Pravdivtseva, O., Miura, Y.N., Park, J., Bajo, K.-i., Takano, Y. et al.
  • 雑誌名: Science 巻: 379 ページ: eabo0431
  • DOI: 10.1126/science.abo0431
  • 査読あり / オープンアクセス / 国際共著
• [雑誌論文] The noble gas and nitrogen relationship between Ryugu and carbonaceous chondrites (2023)
  • 著者名/発表者名: Broadley, M.W., Byrne, D.J., Furi, E., Zimmermann, L., Marty, B., Okazaki, R., Yada, T., Kitajima, F., Tachibana, S., Yogata, K., Sakamoto, K., Yurimoto, H., Nakamura, T., Noguchi, T., Naraoka, H., Yabuta, H., Watanabe, S., Tsuda, Y., Nishimura, M., Nakato, A., Miyazaki, A., Abe, M., Okada, T., Usui, T. et al.
  • 雑誌名: Geochimica et Cosmochimica Acta 巻: 345 ページ: 62-74
  • DOI: 10.1016/j.gca.2023.01.020
  • 査読あり / オープンアクセス / 国際共著
• [雑誌論文] Extraterrestrial amino acids and amines identified in asteroid Ryugu samples returned by the Hayabusa2 mission (2023)
  • 著者名/発表者名: Parker, E.T., McLain, H.L., Glavin, D.P., Dworkin, J.P., Elsila, J.E., Aponte, J.C., Naraoka, H., Takano, Y., Tachibana, S., Yabuta, H., Yurimoto, H., Sakamoto, K., Yada, T., Nishimura, M., Nakato, A., Miyazaki, A., Yogata, K., Abe, M., Okada, T., Usui, T., Yoshikawa, M., Saiki, T. et al.
  • 雑誌名: Geochimica et Cosmochimica Acta 巻: 347 ページ: 42-57
  • DOI: 10.1016/j.gca.2023.02.017
  • 査読あり / オープンアクセス / 国際共著
• [雑誌論文] PAHs, hydrocarbons, and dimethylsulfides in Asteroid Ryugu samples A0106 and C0107 and the Orgueil (CI1) meteorite (2023)
  • 著者名/発表者名: Aponte, J.C., Dworkin, J.P., Glavin, D.P., Elsila, J.E., Parker, E.T., McLain, H.L., Naraoka, H., Okazaki, R., Takano, Y., Tachibana, S., Dong, G., Zeichner, S.S., Eiler, J.M., Yurimoto, H., Nakamura, T., Yabuta, H., Terui, F., Noguchi, T., Sakamoto, K., Yada, T., Nishimura, M., Nakato, A. et al.
  • 雑誌名: Earth, Planets and Space 巻: 75 ページ: 28
  • DOI: 10.1186/s40623-022-01758-4
  • 査読あり / オープンアクセス / 国際共著
• [雑誌論文] Uracil in the carbonaceous asteroid (162173) Ryugu (2023)
  • 著者名/発表者名: Oba, Y., Koga, T., Takano, Y., Ogawa, N.O., Ohkouchi, N. et al.
  • 雑誌名: Nature Communications 巻: 14 ページ: 1292
  • DOI: 10.1038/s41467-023-36904-3
  • 査読あり / オープンアクセス / 国際共著
• [雑誌論文] First asteroid gas sample delivered by the Hayabusa2 mission: A treasure box from Ryugu (2022)
  • 著者名/発表者名: Okazaki Ryuji、Miura Yayoi N.、Takano Yoshinori、Sawada Hirotaka、Sakamoto Kanako、 et al.
  • 雑誌名: Science Advances 巻: 8 ページ: eabo7239
  • DOI: 10.1126/sciadv.abo7239
  • 査読あり / オープンアクセス / 国際共著
• [雑誌論文] Identifying the wide diversity of extraterrestrial purine and pyrimidine nucleobases in carbonaceous meteorites (2022)
  • 著者名/発表者名: Oba Yasuhiro、Takano Yoshinori、Furukawa Yoshihiro、Koga Toshiki、Glavin Daniel P.、Dworkin Jason P.、Naraoka Hiroshi
  • 雑誌名: Nature Communications 巻: 13 ページ: 2008
  • DOI: 10.1038/s41467-022-29612-x
  • 査読あり / オープンアクセス / 国際共著
• [雑誌論文] Ryugu particles found outside the Hayabusa2 sample container (2022)
  • 著者名/発表者名: Nakato Aiko、Inada Shiori、Furuya Shizuho、Nishimura Masahiro、Yada Toru、Abe Masanao、Usui Tomohiro、Yoshida Hideto、Mikouchi Takashi、Sakamoto Kanako、Yano Hajime、Miura Yayoi N.、Takano Yoshinori、Yamanouchi Shinji、Okazaki Ryuji、Sawada Hirotaka、Tachibana Shogo
  • 雑誌名: GEOCHEMICAL JOURNAL 巻: 56 ページ: 197～222
  • DOI: 10.2343/geochemj.GJ22017
  • 査読あり / オープンアクセス / 国際共著
• [雑誌論文] 『火の鳥「はやぶさ」未来編』その26 ~リュウグウ帰還試料のキュレーション. (2022)
  • 著者名/発表者名: 矢田 達, 安部 正真, 岡田 達明, 中藤 亜衣子, 与賀田 佳澄, 宮﨑 明子, 西村 征洋, 坂本 佳奈子ほか
  • 雑誌名: 日本惑星科学会誌 巻: 31 ページ: 153-164
  • 査読あり / オープンアクセス / 国際共著
• [学会発表] 火星衛星探査計画MMX・SAWTによる帰還試料の初期記載の検討 (2022)
  • 著者名/発表者名: 深井 稜汰, 臼井 寛裕, 藤谷 渉, 高野 淑識, 馬上 謙一, 小池 みずほ, 三浦 弥生ほか
  • 学会等名: 日本地球化学会年会
• [学会発表] 高速液体クロマトグラフ高分解能質量分析法による炭素質隕石中の尿素分子群の特徴とその意義 (2022)
  • 著者名/発表者名: 古賀 俊貴, 高野 淑識, 大場 康弘, 古川 善博, 奈良岡 浩
  • 学会等名: 日本地球化学会年会
• [学会発表] 火星衛星探査計画MMX・SAWT による帰還試料の 初期記載・初期分析の検討 (2022)
  • 著者名/発表者名: 深井 稜汰, 臼井 寛裕, 藤谷 渉, 高野 淑識, 馬上 謙一, 小池 みずほ, 三浦 弥生ほか
  • 学会等名: 日本惑星科学会年会
• [学会発表] Isotopic evidence of interstellar contributions to formation of polycyclic aromatic hydrocarbons from the Ryugu asteroid (2022)
  • 著者名/発表者名: Zeichner, S., et al.
  • 学会等名: Symposium on Next Generation Astrochemistry
  • 国際学会
• [学会発表] Molecular growth pattern of soluble CHN compounds from Ryugu (2022)
  • 著者名/発表者名: Orthous- Daunay, F. R. et al.
  • 学会等名: 53rd Lunar and Planetary Science Conference (LPSC)
  • 国際学会
• [備考] 炭素質小惑星(162173)リュウグウの試料中の可溶性有機分子
  • URL: https://www.jamstec.go.jp/j/about/press_release/20230224/
• [備考] 小惑星リュウグウに核酸塩基とビタミンが存在
  • URL: https://www.jamstec.go.jp/j/about/press_release/20230322/
• [備考] 小惑星探査機「はやぶさ２」初期分析 揮発性成分分析
  • URL: https://www.jaxa.jp/press/2022/10/20221021-2_j.html
• [備考] 炭素質隕石から遺伝子の主要核酸塩基5種すべてを検出
  • URL: https://www.hokudai.ac.jp/news/2022/04/5-8.html
• [備考] 「はやぶさ2」サンプル収納コンテナの外に小惑星リュウグウ粒子を発見
  • URL: https://www.s.u-tokyo.ac.jp/ja/press/2022/8113/