観測と化学反応シミュレーションによる星間空間のグリシンとその前駆体の研究

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星が生まれる領域でどのような分子がどのようにして複雑に進化していくのかはまだよくわかっていない。特にアミノ酸が宇宙で形成されれば惑星上に運搬され、生命の発生に至る惑星上の化学進化につながる可能性がある。そこで当研究では最も簡単なアミノ酸であるグリシンがどのように進化していくかを化学反応ネットワークシミュレーションを用いて研究した。シミュレーションでは希薄なガスからコアができ、星が生まれて温度が上昇するという一連の星形成のプロセスに沿って各化学種の時間進化を計算し、どのようにして複雑な分子が形成されるかを調べた。元素は初めに原子として存在しているとし、化学反応はKIDAと呼ばれる化学反応のデータセットに加え、Garrod (2013)で確立された複雑な有機分子の反応を取り入た。さらに、当研究では過去のシミュレーションによる研究にて考慮されていなかった星間紫外線による比熱的水素の反応を初めて取り入れた。過去の実験で示唆されているように、星間塵表面の有機分子が紫外線で破壊される際に高いエネルギーを持った水素原子(以下H*)が生じる可能性がある。するとCO2と反応してHOCOとなり、CH3NH2の一部が破壊されてできるCH2NH2と反応してグリシンになる可能性があるので、H*を考慮に入れた際に過去の研究と比べてどのような差異が生じるかを調べた。その結果、H*を考慮に入れるとこれまで考えられていたよりも10倍程度多くグリシンが生成されうることが分かった。これまでのシミュレーションではグリシンの生成に必要なHOCOはギ酸(HCOOH)の破壊によりもたらされてきたが、H*の効果を入れるとより豊富にあるCO2からHOCOが生成されるためである。当研究の目標であった前駆体からグリシンに至るまでの化学進化に新たな知見を与えたといえる。