原始地球における有機分子の起源:13C固体炭素を用いた衝撃実験による検証

早期地球有机分子的起源：利用13C固体碳进行撞击实验验证

基本信息

批准号：
19654083
负责人：
中沢弘基
金额：
$ 2.24万
依托单位：
National Institute for Materials Science
依托单位国家：
日本
项目类别：
Grant-in-Aid for Exploratory Research
财政年份：
2007
资助国家：
日本
起止时间：
2007 至 2008
项目状态：
已结题

项目摘要

地球に海が生じた後、40〜38億年前頃激しかった隕石の海洋爆撃を想定し、隕石成分の代表である金属鉄(Fe)と炭素(C)、海洋主成分の水(H_2O)および当時の大気主成分の窒素ガス(N_2)をカプセルに詰め、それを標的とした衝撃実験を行い、生成物を回収し、生成した有機分子を液体クロマト・質量分析計(LC-MS/MS)で検出・同定した。その結果、グリシン(アミノ酸)および炭素鎖の長さの異なるアミン、カルボン酸など、11種の生物有機分子の生成を確認した。本研究により、冥王代末期の地球史的イベントである隕石・微惑星重爆撃(LHB)により生物有機分子が容易に生成したであろうことが実験的に証明された。地球の海と大気と隕石成分が衝撃により激しい化学反応を生じて、生命起源の素となる生物有機分子を生じせしめたと推定される。ミラーの実験として良く知られている、大気中の雷放電によってアミノ酸などが生じたとする説は、大気がメタンやアンモニアなどの還元的分子で構成されていたことが前提となっていたが、1970年代後半に、冥王代の大気はむしろ酸化的であったことが判り、その根拠を失っていた。本研究は、大気が非還元的であっても海洋と隕石成分の反応で有機分子が多量に生成するであろうとする「有機分子ビッグバン説(中沢)」の妥当をが実証し、地球史的に合理的な新たな有機分子起源説を日本から発信することになった。Nature Geoscience誌に発表した論文は国内外の研究者および一般マスコミの大きな関心を呼んでインタビューを受け、日米新聞各紙やNHKニュースで大きく報道された。

假设地球上形成海洋后约4.0至38亿年前发生了陨石对海洋的强烈轰击，我们研究了金属铁（Fe）和碳（C）（这是典型的陨石成分）和水（H_2O，是当时海洋和大气的主要成分。胶囊中充满氮气（N_2），对其进行冲击实验，回收产物，并使用液相色谱/质谱仪（LC-MS/MS）检测和鉴定产生的有机分子。结果，我们确认了11种生物有机分子的产生，包括甘氨酸（一种氨基酸）、不同碳链长度的胺和羧酸。这项研究通过实验证明，陨石/类行星重轰击（LHB）是冥古宙末期的地球历史事件，很容易产生生物有机分子。据推测，地球海洋、大气和陨石成分的撞击引起了剧烈的化学反应，产生了有机生物分子，这是生命起源的基础。氨基酸是由大气中的闪电放电产生的理论，即众所周知的米勒实验，是基于大气由甲烷和氨等还原性分子组成的假设。20世纪90年代末，人们发现了冥古宙。大气相当氧化，这个理论就消失了。这项研究证明了“有机分子大爆炸理论”（中泽）的有效性，该理论指出，即使大气层是非还原性的，海洋和陨石成分之间的反应也会产生大量的有机分子，并且决定从日本传播一种新的、合理的有机分子起源理论。发表在《自然地球科学》杂志上的论文引起了国内外研究人员和广大媒体的极大兴趣和采访，并被日美报纸和NHK新闻广泛报道。