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電気化学で拓く地球，そして宇宙における生命の起源

电化学探索地球和宇宙生命的起源

基本信息

批准号：
21H04527
负责人：
北台紀夫
金额：
$ 27.54万
依托单位：
Japan Agency for Marine-Earth Science and Technology
依托单位国家：
日本
项目类别：
Grant-in-Aid for Scientific Research (A)
财政年份：
2021
资助国家：
日本
起止时间：
2021-04-05 至 2024-03-31
项目状态：
已结题

项目摘要

近年，我々は深海熱水噴出孔への電気化学調査を行い，噴出孔の内側から外側へ向かう定常的な電子の流れを発見した．熱水系は宇宙，少なくとも我々の太陽系に幅広く存在する可能性が示されており，その場がもたらす電気化学反応場は二酸化炭素(CO2)を還元し，種々の有機物を生成する原始代謝システムの発生を駆動した（している）可能性がある．この仮説を室内実験と熱力学計算から検証し，単純な無機分子から生体分子へ至る一連の化学プロセスに適した環境条件を特定することが，本研究の目的である．2022年度は，特にアンモニアの選択的濃集について進展があった．アンモニアは生体分子（例えばアミノ酸）の合成に必須な窒素源の一つである．先行研究から，海底熱水噴出孔環境で起こる様々な水熱・電気化学反応を模擬したアンモニア合成が示されてきたが，生じたアンモニアが海水へと散逸することなく噴出孔近傍にどのように留まり，有機化学反応に関与してきたかは不明であった．本研究では，硫化鉄（マッキナワイト）を電気還元することで，相間の鉄原子がゼロ価へと変化し（Fe2+ + 2e- → Fe0），アンモニアを選択的に結合する配位サイトが生じることを発見した．1mMアンモニアを含む模擬原始海水（1 M NaCl，CO2バブリングによりpHは弱酸性～中性）中での実験では，アンモニアの固液分配係数はマッキナワイトの電気還元により最大55倍に増大し，90%以上のアンモニアがマッキナワイトに濃集することが示された．本成果は論文にまとめ，国際誌で査読を受けていることろである．その他，研究テーマとして「深海熱水噴出孔環境を模擬した実験条件下での有機化合物合成」，「深海熱水噴出孔環境で生じる発電現象の再現」等にも取り組んだ．実験データを取得・整理し，学術論文としての成果報告を目指している．

In recent years, we have been conducting electrochemical investigations on deep-sea hydrothermal vents, and conducting steady electron flow on the inside and outside of the vents. The hot water system is the universe, the solar system is the solar system, the existence is the possibility, the field is the field, the chemical reaction field is the two Acidified carbon (CO2) is reduced to its original form, and the original metabolism of the original organic matter is generated (している).この仮说をIndoor thermodynamic calculation and proof から検, simple and pure inorganic molecules and living molecules へThe purpose of this study is based on the specific environmental conditions of the company's chemical engineering laboratory. In 2022, we will focus on the progress of special selections. The synthesis of biomolecules (such as ammonium acid) requires the use of source materials. Preliminary research, hydrothermal and electrochemical reaction simulation of seafloor hydrothermal vent environment, simulation of hydrothermal vent environment, synthetic display, raw materialたアンモニアがsea water is escaping and the blowhole is close to it.うにまり, organic chemistry reactions and してきたかはUnknown であった. In this study, iron sulfide (マッキナワイト) is returned to its original form, and the iron atoms in the phase are transformed into iron atoms (Fe2+ + 2e- → Fe0), アンモニアを选択's にcombination and coordination サイトが生じることを発见した. 1mM アンモニアをcontaining simulated original seawater (1 M NaCl, CO2 バブリングによりpHは weakly acidic ~ neutral) medium での実験では, アンモニアのsolid-liquid distribution coefficient はマッキナワイトの电気狠により can be increased up to 55 times, more than 90%アンモニアがマッキナワイトに thickening することがshow された． This achievement is a thesis, and the international journal is a reviewer. He is conducting research on "Synthesis of organic compounds under simulated conditions of deep-sea hydrothermal vent environment" and "Reproduction of electrical phenomena in deep-sea hydrothermal vent environment", etc.実験データをAcquisition and organization, academic paper としてのResult Report をObject refers to している．

项目成果

期刊论文数量（21）

专著数量（0）

科研奖励数量（0）

会议论文数量（0）

专利数量（0）

A comprehensive predictive model for selenate adsorption on oxide minerals

氧化物矿物上硒酸盐吸附的综合预测模型

DOI：
10.2343/geochemj.2.0628
发表时间：
2021
期刊：
Geochemical Journal
影响因子：
0.8
作者：
Norio Kitadai;Kumiko Nishiuchi;Yuko Nakano
通讯作者：
Yuko Nakano

Hydrogen generation through interactions of ferrous saponite with H2S-rich fluids on early Mars: Implications for planetary climate, environmental evolution, and habitability

早期火星上亚铁皂石与富含 H2S 的流体相互作用产生氢气：对行星气候、环境演化和宜居性的影响

DOI：
发表时间：
2021
期刊：
影响因子：
0
作者：
Natsumi Noda;Yasuhito Sekine;Yoshi Takahashi;Hiroshi Sakuma;Takahiro Kawai;Mayuko Nakagawa;Norio Kitadai;Krinsin Johnson-Finn;Shawn McGlynn
通讯作者：
Shawn McGlynn

Quantification of Polysulfide Species in Aqueous Sulfur Thermocell

水硫热电池中多硫化物的定量

DOI：
10.1246/cl.220486
发表时间：
2023
期刊：
Chemistry Letters
影响因子：
1.6
作者：
Wataru Takahagi;Norio Kitadai;Satoshi Okada;Hongyao Zhou;Ken Takai;Teppei Yamada
通讯作者：
Teppei Yamada

On the potential benefit of prebiotic chemistry to the habitability of the present Earth

论生命起源前化学对当前地球宜居性的潜在好处