太陽系形成初期の小天体における放射性核種起源のガンマ線によるアミノ酸形成の検証

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本研究の目的は，太陽系形成初期において，小天体内部で起こった水質変質過程でのアミノ酸などの有機物形成に対するガンマ線の寄与を明らかにすることである。始原的な隕石には，アミノ酸などの有機物を含むものがあり，このような地球外有機物が原始地球において，生命の原材料となった可能性がある。このような隕石の母天体は集積時に氷を含んでおり，その形成初期に放射性核種(26Al等)の崩壊による熱で氷が溶け，水質変質が起こったことが知られている。このような液体の水を生じる過程は，有機物の形成・進化にも寄与したと考えられている。代表者らは，小天体を模擬した水熱実験において，ホルムアルデヒド(H2CO)やアンモニア(NH3)などの単純な分子から，隕石に含まれているものと同様の複雑高分子有機物やアミノ酸などが形成されることを示した。しかし，代表者らを含めこれまでこのような小天体における反応の研究においては，熱の影響のみが考慮されており，放射性核種から放出されるガンマ線などの放射線の効果はまったく考慮されてこなかった。このような放射線による非平衡反応は，熱による平衡反応とは全く異なる生成物を生じる可能性がある。本研究では，全く新しい観点として放射性核種の崩壊により放出されるガンマ線が直接分子に作用し化学反応を促進するという仮定を立て，ガンマ線によるアミノ酸の形成を実験により検証した。ホルムアルデヒド，アンモニア等の単純な分子を含む水溶液にガンマ線を照射した結果，加水分解後の溶液からグリシン，アラニン，β-アラニンなどのアミノ酸が検出された。アミノ酸の生成量はガンマ線の線量率には依存せず，総照射線量におよそ比例することが分かった。本成果は2022年のACS Central Scienceに掲載された。