2014 Fiscal Year Annual Research Report
Project Area | Hadean Bioscience |
Project/Area Number |
26106002
|
Research Institution | Tokyo Institute of Technology |
Principal Investigator |
丸山 茂徳 東京工業大学, 地球生命研究所, 教授 (50111737)
|
Co-Investigator(Kenkyū-buntansha) |
澤木 佑介 東京工業大学, 理工学研究科, 助教 (00635063)
ドーム ジェームズ 東京大学, 総合研究博物館, 准教授 (30723671)
丹下 慶範 公益財団法人高輝度光科学研究センター, その他部局等, 研究員 (70543164)
大森 聡一 放送大学, 教養学部, 准教授 (90267469)
|
Project Period (FY) |
2014-07-10 – 2019-03-31
|
Keywords | 冥王代表層環境 / 生命誕生場 / 原始大気CO2 / 酸化場と還元場 / 原初大陸 / 原子炉間欠泉 |
Outline of Annual Research Achievements |
(1)大気CO2がマントルに吸収される速度の評価:本研究は、原始地球を実験室で再現し、原初大陸表層の岩石種と原始大気の組成を再現することから始めた。そして、温度低下によって出現する原始海洋の化学組成を実験から見積もり、中性化した海洋下における中央海嶺熱水循環によって冥王代中・後期から大気のCO2がマントルへ輸送されたとするモデルに基づき実験、分析を進め、ほぼ最終段階まで詰めた。しかし、原初大陸の分布面積の計算には、室内実験に基づくアノーソサイトの風化速度と物質循環の速度が与える海洋のpH変化速度の見積もりが最後の鍵となり、これを次年度に持ち越す。 (2)生命誕生に先立つ化学進化の地球化学的環境の再現:生命誕生に先立つ化学進化を進めるA02班を以下の3点でサポートした。①還元的リアクターにおける化学反応の研究、②酸化的リアクターにおける化学反応の研究、③合流リアクターにおける化学反応の研究)。具体的には、冥王代の地球表層環境を復元し、多様な表層環境それぞれを構成した、岩石、鉱物、多様な大気環境、水環境を特定し、学際研究のブリッジの役割を果たした。特に間欠泉と周辺の酸化場が生命誕生場の最有力候補地であるとの結論に達した。更に触媒となる岩石と鉱物を特定し、A02とA03班へ情報を伝え、それぞれ室内実験を順調に開始した。 (3)他の班とのリンク:学際研究を牽引するにあたって、各班とのディスカッションを進めた。たとえば、A02班とは、ボトムアップの前駆的進化の化学実験の出発実験材料を吟味してA01班の低温NH3合成実験と予測結果を見せて意見の交流を図るなど、積極的な働きかけを各班に対して行った。
|
Current Status of Research Progress |
Current Status of Research Progress
2: Research has progressed on the whole more than it was originally planned.
Reason
(1)大気CO2がマントルに吸収される速度の評価:原始地球を実験で再現するための実験と並行して行った隕石の同位体組成の研究のまとめから、地球が、二段階で形成されたことがわかり、ABELモデルとしてまとめた。冥王代原初大気の総量と組成を計算から求め、85気圧CO2+270気圧H2O+1気圧N2=約360気圧を求めた。冥王代地球表層の原始大気の組成と量を実験的に決めるために、久城アドバイザーのコメントに従って、冥王代大気の化学組成を求める実験の概要を作った。これが次年度の実験となる。 (2)生命誕生に先立つ化学進化の地球化学的環境の再現:冥王代ジルコンの包有物、隕石、及び月の地質(冥王代地球表の原初大陸のアナログ)を組み合わせ、冥王代表層環境を復元した。それらは、以下の7点が鍵になっている。①巨大陸地の存在、②そこから導かれる多様な表層環境、とりわけ間欠泉(最重要な生命誕生場の候補)、③Fe3P鉱物の存在、④原初大陸の主要構成岩石であるアノーソサイト+KREEP、⑤原初大陸に貫入・噴出したコマチアイト、⑥猛毒海洋、⑦多種多様な前駆的化学進化場と、その場所で合成された有機物が下流側で合流する場。熱水環境場は、そのような場の一つではあるが、乾湿サイクルが期待できない為にアミノ酸の重縮合は起こりえず、前駆的生命進化の場としては不適当であることを導いた。 (3)原始地球表層の生命誕生場の整理と触媒科学のブレーンストーミング:生命誕生場として、自然原子炉間欠泉を提案し、間欠泉内部と表層の間の物質循環が導く「生命誕生の3ステップモデル」を提案した。今後は、間欠泉内部の各場における化学反応や触媒の種類、具体的な生命体についてさらに研究を進める。
|
Strategy for Future Research Activity |
(1)冥王代表層環境の復元:マグマオーシャン固化後の地球表層で創られたと予測される原初大陸の第一原理計算と、マグマの結晶分化作用、対流による層状構造の破壊の計算と、島弧マグマのマグマ溜り内部で形成されるアノーソサイトの研究を組み合わせて現実的な原初大陸形成モデルを構築する。また、変形実験を基に原初大陸の構造浸食の物理メカニズムの解明に取り組む。 (2)太陽系の諸岩石惑星の全岩化学組成の決定:原始地球形成モデルのより詳細な研究のため、A05班と協力して太陽系岩石惑星と小惑星帯の隕石の密度計算を第一原理計算を用いて行う。次に惑星形成が始まる直前の円盤内部の化学組成分帯を小惑星帯内部で現在も観測される粘土鉱物線:1.8AU、有機物線:2.1AU、雪線:2.7AUを、凝縮実験と組み合わせて更に内側に金属鉄、ケイ酸塩鉱物の安定領域(岩石惑星の分布域)まで拡張し、化学組成の変成分帯モデルを創る。このモデルに基づくと、太陽から任意の地点で生まれる惑星の化学組成が求まる。初期分化によって生じる惑星の内部構造と表層環境のモデルを創り、ハビタブルトリニティ惑星の生成条件を求める。 (3)原始地球表層の生命誕生場の整理と触媒化学のブレーンストーミング 生命とは無数の有機化合物が関わる連続的な有機化学連鎖反応であり、生成物は常に不安定で次の反応を引き起こす。これらの反応はゲノムで正確にコードされ、私たちの体内で生命誕生から現在に至るまで絶えることなく続いている。それは原始地球が準備した表層環境の中で始まったが水中のpH、酸素や栄養塩などの化学成分、酸化還元電位等の勾配を利用したもののように思える。次なる実験をデザインする為のブレーンストーミングを常時行う。
|
Research Products
(58 results)
-
-
-
-
-
-
-
[Journal Article] Age spectra of detrital zircon of the Jurassic clastic rocks of the Mino-Tanba AC belt in SW Japan: Constraints to the provenance of the mid-Mesozoic trench in East Asia2014
Author(s)
Fujisaki, W., Isozaki, Y., Maki, K., Sakata, S., Hirata, T., Maruyama, S.
-
Journal Title
Journal of Asian Earth Sciences
Volume: 88
Pages: 62-73
DOI
Peer Reviewed / Int'l Joint Research
-
-
[Journal Article] FTIR microspectroscopy of Ediacaran phosphatized microfossils from the Doushantuo Formation, Weng'an, South China2014
Author(s)
Igisu, M., Komiya, T., Kawashima, M., Nakashima, S., Ueno, Y., Han, J., Shu, D., Li, Y., Guo, J., Maruyama, S., Takai, K.
-
Journal Title
Gondwana Res.
Volume: 25
Pages: 1120-1138
DOI
Peer Reviewed / Int'l Joint Research
-
[Journal Article] The δ13C excursions spanning the Cambrian explosion to the Canglangpuian mass extinction in the Three Gorges area, South China2014
Author(s)
Ishikawa, T., Ueno, Y., Shu, D., Li, Y., Han, J., Guo, J., Yoshida, N., Maruyama, S., Komiya, T.
-
Journal Title
Gondwana Res.
Volume: 25
Pages: 1045-1056
DOI
Peer Reviewed / Int'l Joint Research
-
-
[Journal Article] The Nebula Winter: The united view of the snowball Earth, mass extinctions, and explosive evolution in the late Neoproterozoic and Cambrian periods2014
Author(s)
Kataoka, R., Ebisuzaki, T., Miyahara, H., Nimura, T., Tomida, T., Sato, T., Maruyama, S.
-
Journal Title
Gondwana Res.
Volume: 25
Pages: 1153-1163
DOI
Peer Reviewed / Int'l Joint Research
-
[Journal Article] Nitrogen isotope chemostratigraphy of the Ediacaran and Early Cambrian platform sequence at Three Gorges, South China2014
Author(s)
Kikumoto, R., Tahata, M., Nishizawa, M., Sawaki, Y., Maruyama, S., Shu, D., Han, J., Komiya, T., Takai, K., Ueno, Y.
-
Journal Title
Gondwana Res.
Volume: 25
Pages: 1057-1069
DOI
Peer Reviewed / Int'l Joint Research
-
[Journal Article] Initiation of leaking Earth: An ultimate trigger of the Cambrian explosion2014
Author(s)
Maruyama, S., Sawaki, Y., Ebisuzaki, T., Ikoma, M., Omori, S., Komabayashi, T.
-
Journal Title
Gondwana Res.
Volume: 25
Pages: 910-944
DOI
Peer Reviewed / Int'l Joint Research / Acknowledgement Compliant
-
[Journal Article] New chronological constraints for Cryogenian to Cambrian rocks in the Three Gorges, Weng'an and Chengjiang areas, South China2014
Author(s)
Okada, Y., Sawaki, Y., Komiya, T., Hirata, T., Takahata, N., Sano, Y., Han, J., Maruyama, S.
-
Journal Title
Gondwana Res. 25, 1027-1044.
Volume: 25
Pages: 1027-1044
DOI
Peer Reviewed / Int'l Joint Research
-
[Journal Article] Accreted Kula plate fragment at 94 Ma in the Yokonami-melange, Shimanto-belt, Shikoku, Japan2014
Author(s)
Saito, T., Okada, Y., Fujisaki, W., Sawaki, Y., Sakata, S., Dohm, J., Maruyama, S., Hirata, T.
-
Journal Title
Tectonophysics
Volume: 623
Pages: 136-146
DOI
Peer Reviewed / Int'l Joint Research
-
-
-
[Journal Article] The anomalous Ca cycle in the Ediacaran ocean: Evidence from Ca isotopes preserved in carbonates in the Three Gorges area, South China2014
Author(s)
Sawaki, Y., Tahata, M., Ohno, T., Komiya, T., Hirata, T., Maruyama, S., Han, J., Shu, D.
-
Journal Title
Gondwana Res.
Volume: 25
Pages: 1070-1089
DOI
Peer Reviewed / Int'l Joint Research
-
-
[Journal Article] Origin of methane in serpentinite-hosted hydrothermal systems: The CH4-H2-H2O hydrogen isotope systematics of the Hakuba Happo hot spring2014
Author(s)
Suda, K., Ueno, Y., Yoshizaki, M., Nakamura, H., Kurokawa, K., Nishiyama, E., Yoshino, K., Hongoh, Y., Kawachi, K., Omori, S., Yamada, K., Yoshida, N., Maruyama, S.
-
Journal Title
Earth and Planetary Science Letters
Volume: 386
Pages: 112-125
DOI
Peer Reviewed / Int'l Joint Research
-
[Journal Article] Reply to comment on "Origin of methane in serpentinite-hosted hydrothermal systems: The CH4-H-2-H2O hydrogen isotope systematics of the Hakuba Happo hot spring" by Suda et al. Earth Planet. Sci. Lett. 386 (2014) 112-1252014
Author(s)
Suda, K., Ueno, Y., Yoshizaki, M., Nakamura, H., Kurokawa, K., Nishiyama, E., Yoshino, K., Hongoh, Y., Kawachi, K., Omori, S., Yamada, K., Yoshida, N., Maruyama, S.
-
Journal Title
Earth and Planetary Science Letters
Volume: 401
Pages: 376-377
Peer Reviewed / Int'l Joint Research
-
[Journal Article] Zircon U-Pb dating from the mafic enclaves in the Tanzawa Tonalitic Pluton, Japan: Implications for arc history and formation age of the lower-crust.2014
Author(s)
Suzuki, K., Yamamoto, S., Sawaki, Y., Aoki, K., Omori, S., Kon, Y., Hirata, T., Li, Y., Takaya, Y., Fujinaga, K., Kato, Y., Maruyama, S.
-
Journal Title
Lithos
Volume: 196-197
Pages: 301-320
DOI
Peer Reviewed / Int'l Joint Research
-
[Journal Article] Molecular fossils extracted from the Early Cambrian section in the Three Gorges area, South China2014
Author(s)
Yamada, K., Ueno, Y., Yamada, K., Komiya, T., Han, J., Shu, D., Yoshida, N., Maruyama, S.
-
Journal Title
Gondwana Res.
Volume: 25
Pages: 1108-1119
DOI
Peer Reviewed / Int'l Joint Research
-
-
[Journal Article] In-situ analyses of phosphorus contents of carbonate minerals: Reconstruction of phosphorus contents of seawater from the Ediacaran to early Cambrian2014
Author(s)
Shimura, T., Kon, Y., Sawaki, Y., Hirata, T., Han, J., Shu, D., Komiya, T.
-
Journal Title
Gondwana Research
Volume: 25
Pages: 1090-1107
DOI
Peer Reviewed / Int'l Joint Research
-
[Journal Article] Mineralogy, chemistry and biological contingents of an Early-Middle Miocene Antarctic paleosol and its relevance as a Martian analogue2014
Author(s)
Mahaney, W.C., Dohm, J.M., Schwartz, S., Findling, N., Hart, K.M., Conway, S., Allen, C.C.R., Miyamoto, H., and Fairen, A.G.
-
Journal Title
Planet. Space Sci.
Volume: 104
Pages: 253-269
DOI
Peer Reviewed / Int'l Joint Research
-
-
-
-
-
[Journal Article] Evolution of water reservoirs on Mars: constraints from hydrogen isotopes in martian meteorites2014
Author(s)
Kurokawa, H., Sato, M., Ushioda, M., Matsuyama, T., Moriwaki, R., Dohm, J.M., and Usui, T.
-
Journal Title
Earth and Planetary Science Letters
Volume: 394
Pages: 179-185
DOI
Peer Reviewed / Int'l Joint Research / Acknowledgement Compliant
-
-
[Journal Article] A cold hydrological system in Gale crater, Mars2014
Author(s)
Fairen, A.G., Stokes, C.R., Davies, N.S., Schulze-Makuch, D., Rodríguez, J.A.P., Davila, A.F., Uceda, E.R., Dohm, J.M., Baker, V.R., Clifford, S.M., McKay, C.P., and Squyres, S.W.
-
Journal Title
Planet. Space Sci.
Volume: 93
Pages: 101-118
DOI
Peer Reviewed / Int'l Joint Research
-
[Journal Article] Habitable Trinity2014
Author(s)
Dohm, J.M., and Maruyama, S.
-
Journal Title
Journal of Geoscience Frontiers
Volume: 6
Pages: 95-101
DOI
Peer Reviewed / Int'l Joint Research / Acknowledgement Compliant
-
[Journal Article] Characterization of laser-driven ultrafast shockless compression using gold targets2014
Author(s)
K. Miyanishi, N. Ozaki, E. Brambrinkn N. Amadou, A. Benuzzi-Mounaix, R. Cauble, A. Dizieret, F. Guyot, M. Koenig, G. Morard, T. de Resseguier, A. Ravasio, R. Smith, Y. Tange, T. Vinci, H. G. Wei, and R. Kodama
-
Journal Title
Journal of Applied Physics
Volume: 116
Pages: 043521
DOI
Peer Reviewed / Int'l Joint Research
-
-
-
-
-
-
[Presentation] Seeking signatures of martian magmatic evolution within the greater Thaumasia Plateau.2014
Author(s)
Judice, T., Karunatillake, S., Rogers, D., Dohm, J.M., Susko, D.A.
Organizer
American Geophysical Union Fall Meeting
Place of Presentation
The Moscone Center San Francisco, USA
Year and Date
2014-12-15 – 2014-12-19
Int'l Joint Research
-
[Presentation] XFELを用いた石英の高歪速度圧縮下その場回折測定2014
Author(s)
佐藤友子, 関根利守, 丹下慶範, 尾崎典雅, 松岡健之, 近藤良彦, 羽原英明, 籔内俊毅, 田中和夫, 佐藤友哉, 池谷正太郎, 喜田美佳, 小川剛史, 兒玉了祐, 奥地拓生, 瀬戸雄介, 犬伏雄一, 富樫格, 矢橋牧名
Organizer
高圧討論会 (第55回)
Place of Presentation
徳島大学常三島キャンパス, 徳島
Year and Date
2014-11-22 – 2014-11-24
Int'l Joint Research
-
[Presentation] 反射率計測を用いた溶融鉄ニッケル合金の物性診断2014
Author(s)
池谷正太郎, 尾崎典雅, 丹下慶範, 小川剛史, 喜田美佳, 佐藤友哉, B. Albertazzi, 坂和洋一, 佐野孝好, 兒玉了祐
Organizer
高圧討論会 (第55回)
Place of Presentation
徳島大学常三島キャンパス, 徳島
Year and Date
2014-11-22 – 2014-11-24
Int'l Joint Research
-
-
-
-
-
[Presentation] 下部マントル領域における蛇紋石の相転移2014
Author(s)
西真之, 入舩徹男, Greaux Steeve, 丹下慶範, 肥後祐司
Organizer
日本鉱物科学会年会
Place of Presentation
熊本大学黒髪北キャンパス, 熊本
Year and Date
2014-09-17 – 2014-09-19
Int'l Joint Research
-
-
-
-
-
-
-
-
[Presentation] The new geology of Mars: top ten results of post-Viking global mapping and crater-dating. Mars2014
Author(s)
Tanaka, K.L., Skinner, J.A., Fortezzo, C.M., Hare, T.M., Irwin, R.P.III, Platz, T., Michael, G., Dohm, J.M., Kolb, E.J., ad Robbins, S.J.
Organizer
The Eighth International Conference on Mars
Place of Presentation
パサデナ、USA
Year and Date
2014-07-14 – 2014-07-14
Int'l Joint Research
-