模擬星間アイスへの高エネルギー粒子・光子照射による有機物の無生物的生成の検証

通过将高能粒子和光子照射到模拟星际冰上来验证有机物的无生命生产

基本信息

批准号：
12F02708
负责人：
小林憲正
金额：
$ 0.77万
依托单位：
Yokohama National University
依托单位国家：
日本
项目类别：
Grant-in-Aid for JSPS Fellows
财政年份：
2012
资助国家：
日本
起止时间：
2012 至无数据
项目状态：
已结题

项目摘要

分子雲中の星間塵アイスマントル中での有機物生成の検証のため,高エネ研で新規開発中のデジタル加速器を用い,模擬アイスマントルへの重粒子線照射実験を計画し,その準備を行った。星間塵アイスマントルでの有機物生成を調べる場合に問題となるのが,極低温環境で組成の既知のアイスを作製した後に,これに照射することと,その反応過程の追跡法である。アイスマントルを構成する分子としてH_20,CO,CH_3OH,NH_3などが主と考えられるため,種々の混合比のアイスを作るためのクライオスタットとガス混合機のデザインを行った。ガス混合機に関しては,この装置に用いる高精度のバルブや圧力計を選定し,購入,組み立てまでを行った。クライオスタットチャンバーに関しても,高エネ研において改造中である。アイスへの照射実験の予備実験として,東京工業大学のタンデム加速器を用い,想定される出発材料(一酸化炭素,アンモニア,水)の混合気体に3MeV陽子線を照射した時のアミノ酸生成について定量的に調べた。照射後,生成物を酸加水分解した後,陽イオン交換HPLC法によりアミノ酸の定量を行った。気相での陽子線照射実験においては,一酸化炭素・アンモニア・水蒸気および一酸化炭素・アンモニアの混合気体のいずれも,照射開始後すぐに霞の生成が見られた。このことは,高エネルギー粒子線の作用により高分子態の有機物が気相中で直接生成することを示唆するものである。各照射生成物の加水分解物中に、多種類のアミノ酸が検出された。アミノ酸の生成量は照射量に比例した。このことからも,混合気体からのアミノ酸の生成は,従来想定されていたようなストレッカー反応のような多次的反応ではなく、照射により直接気相中で固体のアミノ酸前駆体が生成したと考えられる。この結果は,アイスへの照射実験においても照射により直接,高分子態の有機物が生成する可能性があることを示唆する。

为了验证分子云中星际尘埃冰幔中有机物的产生，我们利用Ta高能研究所新研制的数字加速器，策划并准备了模拟冰幔的重粒子辐照实验。在研究星际尘埃冰幔中有机物的产生时，问题是在极低的温度环境下制造已知成分的冰，然后对其进行辐照，并跟踪反应过程。由于H_20、CO、CH_3OH和NH_3被认为是构成冰幔的主要分子，因此我们设计了低温恒温器和气体混合器来生产具有不同混合比例的冰。对于气体混合器，我们为该设备选择、采购和组装了高精度阀门和压力表。高能研究所的低温恒温器室也正在进行改造。作为冰照射实验的初步实验，我们使用东京工业大学的串联加速器来定量评估当用 3 MeV 的能量照射假定起始原料（一氧化碳、氨和水）的气体混合物时氨基酸的产量。我研究了它。辐照后，将产物酸水解，然后采用阳离子交换HPLC法测定氨基酸。在气相质子束照射实验中，对于一氧化碳、氨和水蒸气以及一氧化碳和氨的混合物，在照射开始后立即观察到雾的形成。这表明高分子有机物是在高能粒子束的作用下直接在气相中生成的。在每种辐照产物的水解产物中检测到多种类型的氨基酸。产生的氨基酸量与照射剂量成正比。这也表明从气体混合物生产氨基酸并不是像之前假设的Strecker反应那样的多级反应，而是通过辐照直接在气相中生产固体氨基酸前体是可能的。该结果表明，即使在冰照射实验中，也可以通过照射直接生成高分子有机物质。