モデル星間分子を用いた衝撃反応とその宇宙化学的意義

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フェナントレン,ピレン,フルオランセンの3種類の有機物からなる混合物を出発物質として衝撃反応を行い,生成物をガスクロマトグラフィー,ガスクロマトグラフ質量分析計ならびに元素分析計で分析した.これらの有機物は隕石中に検出されているとともに,星間分子や星間塵中に存在が強く示唆されている有機物である.実験の結果,衝撃を被った試料は、反応を免れた出発物質,それ以外の芳香族炭化水素(PAHs),無定形炭素を含んでいた.これらのPAHs(出発物質の二量体の存在度が最も大きかった)や無定形炭素は衝撃波が出発物質に作用した結果,生成したものである.衝撃を被った試料と衝撃圧力の関係をまとめると以下のようになる.1.衝撃を被った試料の炭素元素に対する水素元素(H/C)比は衝撃圧力の増加に伴って減少する,2.衝撃を被った試料のPAHs量は25GPaまで増加するがその後急激に減少する,3.衝撃を被った試料中の反応を免れた出発物質量は27GPaまで徐々に減少するがその後急激に減少する.これらの結果をもとに,衝撃反応の反応機構を考察すると,衝撃反応は出発物質が水素を放出してより水素に乏しい物質に変化する脱水素反応であることが判った.さらに,2つの出発物質分子から1つの水素分子が抜けて二量体が生成する付加反応が優勢な反応であることも判った.これらのことにより,有機物を含む隕石が衝突現象を経験した際,27GPa以下の衝撃圧力の時には出発物質が生き残り,15GPa以下の衝撃圧力の時には存在した有機物組成がほとんど変化しないことが示唆された.