Experimental Studies on Roles of Solar Energetic Particles in the Generation of Life on the Primitive Earth

太阳高能粒子在原始地球生命产生中作用的实验研究

• 批准号: 20H02014
• 负责人: 小林 憲正
• 金额: $ 11.48万
• 依托单位: Yokohama National University
• 依托单位国家: 日本
• 项目类别: Grant-in-Aid for Scientific Research (B)
• 财政年份: 2020
• 资助国家: 日本
• 起止时间: 2020-04-01 至 2023-03-31
• 项目状态: 已结题
• 来源: https://kaken.nii.ac.jp/en/grant/KAKENHI-PROJECT-20H02014/
• 关键词: 太陽エネルギー粒子; 生命の起源; アミノ酸; ホモキラリティ; 有機炭素; 銀河宇宙線; 一酸化炭素; 陽子線照射; 紫外線照射; ホモキラリティー; エナンチオ過剰; ミュオン; 一酸化二窒素; 紫外線

近年，太陽に似た恒星が巨大フレアを起こすことが観測され，若い太陽が高エネルギーかつ高フラックスの太陽エネルギー粒子(SEPs)を放出した可能性が示唆されており，これが生命誕生に寄与した可能性が理論的に示唆されている。本研究においては， SEPsが(1)地球のハビタビリティに与えた影響，(2) 原始大気からの有機物生成を促進した可能性，(3) アミノ酸のホモキラリティー生成との関連を中心に模擬実験を行っている。(1)では，窒素，水を含む混合気体から強力な温室効果を有する一酸化二窒素が生成することを陽子線照射実験により確認した。(2)では初期地球大気は二酸化炭素・窒素を主とするが，若干の一酸化炭素を含む可能性が高いことが示唆されているため，二酸化炭素・一酸化炭素・窒素（モル比9:1:10または10:0:10））および水蒸気を含む混合気体への陽子線照射（東工大・タンデム加速器使用）と紫外線照射（キセノンランプ）を行った。一酸化炭素を含まない場合は，陽子線・紫外線ともに有機物が生成したが，アミノ酸はほとんど生成しなかった。陽子線照射の場合，気相中に一酸化炭素の生成が確認された。一酸化炭素を含む場合は多種類のアミノ酸生成が確認された。この場合のアミノ酸のエネルギー収率，および初期地球においてSEPsエネルギーが銀河宇宙線エネルギーよりも数桁上回るという推定を用いると，SEPsにより隕石などにより地球に運ばれた量を上回るアミノ酸が生成したことが示唆された。(3)ではSEPsにより大気中で生じるスピン偏極ミュオンによるアミノ酸のエナンチオ過剰生成について理論的，実験的な検討を続けている。以上の結果より，SEPsが地球上での生命の誕生において極めて重要な働きを行ったことが示唆された。SEPsは極地などの地球極限環境や惑星間における有機物の安定性を考える上でも重要である。

近年来，已经观察到类似于太阳产生巨型耀斑的恒星，这表明年轻的太阳可能释放了高能量，高升华的太阳能颗粒（SEP），从理论上讲，这可能有助于生命的诞生。在这项研究中，我们进行了模拟实验，重点介绍了（1）SEP对地球宜居性的影响之间的关系，（2）它们从原始大气中促进有机物生产的可能性，以及（3）氨基酸同脊髓的产生。在（1）中，我们通过质子辐照实验证实，一氧化二氧化氮是由含有氮气和水的气体混合物产生的，具有很强的温室作用。 (2) suggests that although the initial Earth atmosphere is mainly carbon dioxide and nitrogen, it is highly likely that it contains a little carbon monoxide, so proton irradiation (using a Tokyo Tech tandem accelerator) and ultraviolet irradiation (xenon lamp) was performed on the mixture containing carbon dioxide, carbon monoxide, and nitrogen (molar ratio: 9:1:10 or 10：0：10））和水蒸气。当不含一氧化碳时，在质子和紫外线中都产生有机物，但几乎没有产生氨基酸。在质子照射的情况下，在气相中确认了一氧化碳的形成。当含有一氧化碳时，已经确认了许多类型的氨基酸。在这种情况下，使用氨基酸的能量产量，并且估计SEPS能量的数量级比地球早期的银河宇宙射线能高几个数量级，因此建议SEPS产生的氨基酸超过了由陨石和其他陨石运输到地球的氨基酸量的氨基酸。在（3）中，我们继续研究有关由SEP引起的大气中的自旋偏振臂引起的氨基酸的对映射产生的氨基酸产生的理论和实验研究。以上结果表明，SEP在地球生命的诞生中扮演了极其重要的作用。 SEP对于在极端环境（例如极地区域和星际行星）中考虑有机物的稳定性也很重要。

项目成果

火星の縦孔における生命の可能性とUZUMEによる探査

火星垂直洞中存在生命的可能性及UZUME的探索

• 发表时间: 2021
• 作者: Sakuma Wataru;Yamasaki Shunsuke;Fujisawa Shuji;Kodama Takashi;Shiomi Junichiro;Kanamori Kazuyoshi;Saito Tsuguyuki;横堀伸一，春山純一，小林憲正
• 通讯作者: 横堀伸一，春山純一，小林憲正

スピン偏極ミュオン照射による有機分子への不斉発現の可能性

自旋极化μ子辐射在有机分子中不对称表达的可能性

• 发表时间: 2022
• 作者: Ohashi;T.;Sakamaki;T.;Funakoshi;K.;Muranushi;M.;Shito;C.;Shibazaki;Y.;and Suzuki;A.;児島拓仁;高橋淳一，坂元俊紀，柏倉大樹，癸生川陽子，小林憲正，柴田裕実
• 通讯作者: 高橋淳一，坂元俊紀，柏倉大樹，癸生川陽子，小林憲正，柴田裕実

きぼう曝露部を利用した液体反応用宇宙曝露装置

使用 Kibo 曝光区域的液体反应空间曝光装置

• 发表时间: 2022
• 作者: 三田肇;白水まどか;小栁陸希;中川和道;別所義隆、たんぽぽチーム
• 通讯作者: 別所義隆、たんぽぽチーム

太陽エネルギー粒子による初期地球大気からのアミノ酸前駆体生成

利用太阳高能粒子从早期地球大气中生产氨基酸前体

• 发表时间: 2022
• 作者: 小林憲正，宇土拓海，毛利駿介，癸生川陽子，高橋淳一;柴田裕実;三田肇，福田一志;小栗慶之;V. S. Airapetian
• 通讯作者: V. S. Airapetian

宇宙が語る生命の起源と未来

宇宙讲述生命的起源与未来

• 发表时间: 2021
• 作者: Xu Bin;Hung Shih-Wei;Hu Shiqian;Shao Cheng;Guo Rulei;Choi Junho;Kodama Takashi;Chen Fu-Rong;Shiomi Junichiro;Masazumi Fujiwara and Yutaka Shikano;楯 朋樹，名村 今日子，鈴木 基史;松尾洋平，近藤健太郎，小俣透;Tanaka Kazuya,Kanasashi Tsutomu,Takenaka Chisato,Takahashi Yoshio;小林憲正
• 通讯作者: 小林憲正