本研究成果のポイント
〇小惑星リュウグウ试料中の固体有机物の组成は、化学的に始源的な炭素质コンドライト陨石の固体有机物に类似していた。
〇小惑星リュウグウ试料中の固体有机物は层状ケイ酸塩や炭酸塩と共存していたことから、リュウグウ母天体で水、有机物、鉱物との化学反応が起こった証拠を见出した。
〇小惑星リュウグウ试料中の固体有机物の水素?窒素同位体组成から、リュウグウ有机物の前駆体は宇宙の极低温环境(マイナス200℃以下)で形成されたことが示された。
概 要
小惑星サンプルリターン「はやぶさ2」は、约46亿年前に诞生した太阳系で生命の起源物质である有机物と水がどのように形成されたのかを解明するために、炭素质小惑星リュウグウの表面试料を採取し、地球に持ち帰って分析を行う探査计画である。
2020年12月、リュウグウ试料の地球帰还后、1年间の初期分析が行われた。初期分析チームを构成する6つのサブチームの1つである固体有机物チームを広岛大学の薮田ひかる教授がとりまとめた。このチームでは、种々の顕微手法を用いて、リュウグウ试料中の固体有机物(黒色の复雑な巨大分子)の元素?同位体?官能基组成および构造?形态を分析した。
その结果、リュウグウ试料に含まれる固体有机物の化学?同位体组成は、化学的に始原的な炭素质陨石の有机物に类似することが明らかとなり、炭素质小惑星の有机物と陨石有机物との直接的な関係が実証された。ナノサイズの球状有机物や薄く広がった不定形の有机物が层状ケイ酸塩や炭酸塩に混じった状态から、リュウグウの有机物が母天体上で液体の水と反応して生じたことが见出された。また、固体有机物中に重水素および/または窒素15が局所的に浓集しており、リュウグウ有机物の前駆体が星间分子云や原始惑星系円盘外侧などの极低温环境で形成されたことを示している。

(A) 左:リュウグウ試料のナノ赤外分光分析(AFM-IR)で取得された、各官能基の赤外吸収に基づくマップ。赤:C=O (1720 cm-1)、青:C=C (1600 cm-1) 、緑:Si-O (1020 cm-1)。層状ケイ酸塩(緑)と有機ナノ粒子(赤)が共存している。右上:AFM-IRマップ中ピンク色で囲んだ有機ナノグロビュールの赤外スペクトル(赤)と、周辺の層状珪酸塩の赤外スペクトル(緑)。右下:リュウグウ粒子のAFM-IRマップを取得した領域。(Yabuta et al. 2023より抜粋)
(B) リュウグウの進化に伴う、固体有機物の形成と進化(Yabuta et al. 2023をわずかに改変)
【论文情报】
Yabuta et al. (2023) Macromolecular organic matter in samples of the asteroid (162173) Ryugu, Science 379, DOI: 10.1126/science.abn9057