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

太阳系早期形成过程中小天体中放射性核素产生的伽马射线验证了氨基酸的形成

基本信息

批准号：
21K18648
负责人：
癸生川陽子
金额：
$ 4.16万
依托单位：
Yokohama National University
依托单位国家：
日本
项目类别：
Grant-in-Aid for Challenging Research (Exploratory)
财政年份：
2021
资助国家：
日本
起止时间：
2021-07-09 至 2024-03-31
项目状态：
已结题

来源：
https://kaken.nii.ac.jp/grant/KAKENHI-PROJECT-21K18648/
关键词：
太陽系小天体地球外有機物アミノ酸隕石有機物進化放射線

项目摘要

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。

这项研究的目的是阐明在太阳系形成的早期阶段，在小体内发生的水分变化过程中，伽玛射线对氨基酸等有机物形成的贡献。一些原始的陨石含有有机物，例如氨基酸，这些外星有机物可能已成为原始地球上生命的原材料。这种陨石的母体在积累过程中含有冰，众所周知，由于岩层开始时放射性核素（26Al等）崩溃而融化，导致水质改变。这种产生液态水的过程被认为有助于有机物的形成和演化。在模拟小天体的水热实验中，代表表明，复杂的聚合物有机物和与陨石中相似的氨基酸可以由甲醛（H2CO）（H2CO）和氨（NH3）等简单分子形成。但是，过去，包括代表在内，仅考虑了对小天体反应的研究的影响，并且没有考虑过辐射的辐射（例如从放射性核素发出的伽马射线）的影响。由于辐射引起的这种非平衡反应可以产生与热反应完全不同的产物。在这项研究中，我们假设放射性核素腐烂释放的伽马射线直接作用于分子并促进化学反应，并通过伽马射线实验测试了氨基酸的形成。由于在水解溶液中检测到含有简单分子的水溶液上的伽马射线照射，如甲醛和氨，例如甲醛和氨，例如甘氨酸，丙氨酸和β-丙氨酸。发现氨基酸的产生量不取决于γ射线的剂量率，而与总剂量成正比。这些结果发表在2022 ACS中央科学中。