研究テーマ

　小惑星や隕石中の有機物の形成・進化過程を理解し、初期地球における生命起源に関する新たな知見の創出を目指しています。

宇宙における有機物生成と生命起源

　炭素質コンドライト隕石や炭素質小惑星からは、アミノ酸をはじめとする多様な有機化合物が発見されており、これらの地球外物質が初期地球におけるプレバイオティック分子の供給源となった可能性が指摘されています。これらの母天体は、氷を含む微粒子から形成され、その後、放射性元素の崩壊熱によって氷が融解し、水質変質（aqueous alteration）が進行したと考えられています。このような水環境下では、多様な化学反応が進行し、分子の複雑化が生じたと推測されます。
　当研究室では、こうした母天体内部の環境を模擬するために、水熱反応実験およびガンマ線照射実験を行い、有機物生成過程の解明に取り組んでいます。これまでに、アンモニア、ホルムアルデヒド、メタノールといった単純な前駆体から、アミノ酸や糖類を含む多様な有機化合物が生成することを明らかにしてきました。
　最近の研究では、DNAの構成要素であるデオキシリボースの生成や、初期の化学組成が生成物の種類や分布に与える影響について新たな知見を得ています。これらの成果は、小惑星などの小天体が初期太陽系における有機分子合成の重要な場であった可能性を示しており、生命起源研究に新たな視点を提供するものです。

隕石有機物中の窒素化学と顕微分析による起源解明

　炭素質コンドライト隕石には、アミノ酸をはじめとする多様な有機化合物が含まれており、その大部分は不溶性有機物（IOM: Insoluble Organic Matter）として存在しています。これらの中でも窒素を含む有機化合物は、量としては炭素に比べて少ないものの、生命の前駆体分子につながる重要な成分として注目されています。しかし、含有量の低さや分析手法の制約により、その化学状態はこれまで十分に解明されてきませんでした。
　当研究室では、放射光施設SPring-8を利用した高感度の窒素X線吸収端近傍構造分析（PFY N-XANES）により、炭素質コンドライトや小惑星試料中の窒素含有有機物の化学状態を詳細に解析しています。その結果、N=C及びN-C型窒素の存在比が、初期太陽系における生成環境やその後の変質過程の違いを反映していることが示唆されました。
　さらに本研究室では、地球外物質の顕微スケールでの有機物分析にも力を入れています。従来は抽出した有機物のバルク分析が主流でしたが、隕石内部には生成・変成過程の違いに由来する不均一性が存在します。そこで、走査型透過X線顕微鏡（STXM）などを用い、サブミクロンスケールで有機官能基の分布を可視化し、微視的な不均一構造の解明に取り組んでいます。
　これらの研究はさらに発展し、小惑星探査機「はやぶさ２」によって採取されたRyugu試料の初期分析にも応用されています。本研究室は固体有機物分析チームの主要メンバーとして、赤外分光および軟X線分光を担当し、地球外有機物の実態解明に貢献してきました。また、現在はOSIRIS-RExミッションによって採取されたBennu試料の分析も行っています。