国際研究会「Icy Grain Chemistry for Formation of Complex Organic Molecules: From Molecular Clouds to Protoplanetary Disks, Comets and Meteorites」開催報告／野村 139

国際研究会「Icy Grain Chemistry for Formation of Complex
Organic Molecules: From Molecular Clouds to ProtoplanetaryDisks, Comets and Meteorites」開催報告
野村 英子

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1. はじめに反応により生成された分子が星形成に伴う塵の加熱により気相に放出され，その後気相反応を起こして生成2015 年 3 月 5 日－ 7 日に東京工業大学において国際研究されたと考えられている．近年のより複雑な有機分子会「Icy Grain Chemistry for Formation ofの検出に伴い，星間塵表面反応モデルはさらに発展しComplex Organic Molecules: From Molecular Cloudsている．しかし，反応素過程の理論計算や実験はごくto Protoplanetary Disks, Comets and Meteorites」が限られたものしか存在せず，モデルは多くの不定性を開催された．我々の生命起源を探る上で，星間空間に含んでいる．

おける大型有機分子生成過程の理解は１つの鍵となる．

本研究会は，星間塵反応素過程の室内実験や理論計

近年の天文観測技術の進展により，アミノ酸や核酸塩算に基づき，星間塵表面／マントル反応の化学反応ネ基の前駆体，糖類など，星間空間における複雑な有機ットワークを如何に構築するかに焦点をあて，議論を分子の発見数が増えている．特にアタカマ大型ミリ波・行うことを目的に開催された．また，星間雲中の複雑

サ ブ ミ リ 波 干 渉 計 ALMA（Atacama Large Milli-

な有機分子やその前駆体の観測によるモデルへの制約

meter/submillimeter Array）により，従来のミリ波・や，観測された分子の反応経路に対するモデルからのサブミリ波望遠鏡をはるかに上回る高感度・高空間分提案，さらには，星間分子から彗星や隕石中に存在す解能観測が可能になった．実際，ALMA により既にる複雑な有機化合物，ひいては生命起源分子種を作るイソプロピルシアニドが大質量星形成領域で発見され反応経路の解明まで，幅広い分野の研究者が互いに情たり，原始惑星系円盤でもアセトニトリルが初検出さ報交換し，議論することも本研究会の目的である．研れたりしている．星間雲中ではアミノ酸は現在探査中

究会では，星間雲中の複雑な有機分子の観測，星間塵であるが，一方で，彗星や隕石中では既にアミノ酸が表面／マントル反応のモデル，素過程の理論計算と室発見されており，星間空間で検出されている複雑な有内実験，また，彗星や隕石中の有機分子の研究に携わ機分子からどのようにして太陽系内天体中で発見される研究者 14 名（海外：８名，国内：6 名）に招待講演をたアミノ酸を生成するかに関し，様々に議論が行われして頂いた．また，国内外より総勢 50 名
（海外：14 名，ている．

国内：36 名）の皆様に御参加頂いた．

星間空間は低温低密度かつ紫外線や宇宙線により分子は壊されるため，気相における大型有機分子の生成

2. 講演内容は難しい．よって星間空間で大型有機分子が発見されて以来，星間塵表面反応の重要性が指摘されている．

（I）星間雲および彗星中の複雑な有機分子の観測と実際，大質量星形成領域で検出されている複雑な有機モデル，（II）星形成コアおよび原始惑星系円盤中の分子は，星形成前の冷たい分子雲コア中で星間塵表面複雑な有機分子生成に関する塵表面反応を含めた化学

1. 東京工業大学 大学院理工学研究科
nomura@geo.titech.ac.jp■2015遊星人Vol24-2_製版.indd

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反応ネットワーク計算，（III）星間塵表面／マントル反応の室内実験，（VI）隕石中や赤色巨星周囲の有機

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表1： 研究会プログラム：（I）招待講演，（C）一般講演．

3月5日（木）
13：30 － 13：50 Introduction（Hideko Nomura）（I）FROM ASTRONOMICAL OBSERVATIONS TO MODELLING FORMATION PROCESS OF COMPLEXORGANIC MOLECULES
13：50 － 14：35 （I）Brett McGuire“Complex Organic Molecules as Gas-Phase Tracers of Ice Processing: HNCNH and NH2OH”
14：35 － 15：20 （I）Masatoshi Ohishi“Discovery of Objects Richest in CH3NH2, Candidates for Future Glycine Surveys”
15：40 － 16：25 （I）Steven Charnley“The Chemical Composition of Comets”
16：25 － 16：40 Short Discussion 1（Robin Garrod）
16：40 － 17：40 Poster Presentation（Short Oral Presentation）
3月6日（金）（II）MODELLING FORMATION PROCESS OF COMPLEX ORGANIC MOLECULES
09：00 － 09：45 （I）Eric Herbst“Some Major Questions Concerning Ice Chemistry on Grains”
09：45 － 10：30 （I）Robin Garrod“Modelling the formation of complex organic molecules in star forming regions”
10：50 － 11：35 （I）Yuri Aikawa“Gas-Grain Chemical Models in the Star- and Planetary System Formation”
11：35 － 12：20 （I）Catherine Walsh“Complex Organic Molecules in Protoplanetary Disks”
14：00 － 14：30 （C）Maria Drozdovskaya“Complex Chemistry Embracing Low-Mass Protostars Exposed”
14：30 － 15：00 Short Discussion 2（Tom Millar）（III）FROM THEORETICAL SIMULATIONS TO LABORATORY EXPERIMENTS RELATED TO ICY GRAINCHEMISTRY
15：20 － 16：05 （I）W.M.C. Sameera“Interstellar radical species binding on ices: a hybrid QM/MM approach”
16：05 － 16：50 （I）Naoki Watanabe“Experimental approach to nonenergetic physicochemical processes on icy grains”
16：50 － 17：20 （C）Jean-Baptiste Bossa“Methane ice photochemistry and kinetic study using laser desorption time	 of-flight mass spectrometry at 20 K”
17：20 － 18：00 Poster Presentation
3月7日（土）
09：00 － 09：45 （I）Patrice Theule“Ice chemistry”
09：45 － 10：30 （I）Asper Chen“The effects of photon energy and carbon source on the formation of S-bearing	 species by VUV/EUV irradiation of H2S-containing ice mixtures”
10：50 － 11：20 （C）Angela Ciaravella“Soft X-ray Irradiation of CO Ice: Effects of the Photon Energy and Flux”
11：20 － 12：05 （I）Kensei Kobayashi“Formation of Complex Amino Acid Precursors and Nucleic Acid Bases from Possible Interstellar Media”
12：05 － 12：20 Short Discussion 3（Patrice Thuele）（IV）ORGANIC COMPOUNDS IN METEORITES AND AROUND EVOLVED STARS
14：00 － 14：45 （I）Jim Cleaves“From Simplicity to Complexity: HCN/HCHO as a Model System for Parent Body Processes”
14：45 － 15：15 （C）Zan Peeters“Large veins of organic matter in meteorites”
15：15 － 15：45 （C）Sun Kwok“Synthesis of Complex Organics in the Late Stages of Stellar Evolution”
15：45 － 16：10 Discussion and Summary（Tom Millar）

化合物の 4 つのセクションで，招待講演と一般講演あわせて 18 講演があった（表 1 にプログラムを示す）．以
下にそれぞれのセッションでの講演内容の概略を記す．

（Ⅰ）星間雲および彗星中の複雑な有機分子の観測とモデル
星 間 雲 中 の 複 雑 な 有 機 分 子 の 観 測 に 関 連 し て，Brett McGuire 氏（NRAO/Caltech）と 大 石 雅 寿 氏（国■2015遊星人Vol24-2_製版.indd140

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立天文台）に招待講演をして頂いた．Brett McGuire

傍の大質量星からの紫外線照射が円盤内有機分子生成

氏には，核酸塩基の前駆体といわれるシアノメタンイに お よ ぼ す 影 響 な ど に つ い て 講 演 頂 い た．Mariaミン（HNCHCN）とカルボジイミド（HNCNH）の発見

Drozdovskaya 氏（ライデン大学）には，星形成コア中およびヒドロキシルアミン（NH2OH）の探査とこれらの原始惑星系円盤生成段階における有機分子分布の時の有機分子の生成過程，室内実験と遷移線モデル計算

間進化と有機分子の寿命に関する最新研究の成果を発について講演頂いた．大石雅寿氏には，アミノ酸のグ表して頂いた．

リシンの前駆体であるメチルアミン（CH3NH2）とメチ（Ⅲ）星間塵表面／マントル反応の理論計算と室内実験レンイミン（CH2NH）の最新観測とその生成過程，および今後のグリシンの探査について講演して頂いた．

星間塵表面／マントル反応素過程に関する最新の理

また，Steven Charnley 氏（NASA ゴダード宇宙飛論計算と室内実験の研究結果を，国内外の７人の研究行センター）には，彗星の化学に関して招待講演をし者の方に招待講演，一般講演をして頂いた．て頂いた．彗星中の水素，炭素，窒素化合物の同位体

W.M.C. Sameera 氏（京都大学 福井謙一記念研究セ比に関する観測的・理論的研究や，Lemmon, ISON,ンター）には，実験室での取り扱いが難しいが，星間PanSTARRS 彗星の最新観測，ALMA による有機分化学，特に星間塵表面反応において重要な役割を果た

子存在量の時間変動の観測など，最新の研究成果を紹す，OH, HCO, CH3, O, H などのラジカルの氷ダスト介して頂いた．

表面への束縛エネルギーに関する量子力学／分子力学（Ⅱ）複雑な有機分子生成の化学反応ネットワー
ク計算法（QM/MM）による計算の成果を講演して頂いた．

大質量星形成領域で発見された有機分子の生成過程計算においてダスト表面反応を制御する非常に重要なを探るための塵表面反応モデルおよび化学反応ネット物理量である．渡部直樹氏（北海道大学 低温科学研究ワークの構築とそれを星形成コアや原始惑星系円盤に所）には，渡部氏らのグループで行っている星間塵表適用したモデル計算について，国内外の 5 人の研究者

面反応の実験結果について，特に氷表面の水素原子のの方に招待講演，一般講演をして頂いた．

拡散と氷表面反応におけるトンネル効果の役割に焦点

ダストへの束縛エネルギーは，化学反応ネットワーク

Eric Herbst 氏（バージニア大学）には，星間塵表面をあて，講演頂いた．Jean-Baptiste Bossa 氏（ライデ反応モデルの様々な不定性について，特に，星間塵表ン大学）には，紫外線レーザー脱離と飛行時間質量分面における分子の拡散過程のモンテカルロ計算などに析計を用いた最新の実験装置により，メタンからの炭つ い て 最 新 の 研 究 成 果 を 紹 介 し て 頂 い た．Robin

化水素生成反応に関する紫外線照射実験の成果をお話

Garrod 氏（コーネル大学／バージニア大学）には，氏し頂いた．

が近年開発してきた暖かい星間塵表面におけるラジカ

Patrice Theule 氏（アクス・マルセイユ大学）には，ル同士の反応モデルについて，特に最近取り組んでい暖かな氷マントル内における非ラジカル同士の反応実るアミノ酸のグリシン生成まで含めた化学反応ネット

験，特に反応係数と氷マントル内の分子の拡散係数にワークの構築および，それを応用した ALMA による関する最新の成果をお話し頂いた．Asper Chen 氏（台星間雲中のグリシン観測可能性に関して講演して頂い湾国立中央大学）には，反応性が高く実験が困難な，た．相川祐理氏（神戸大学）には，水素分子のオルソ・硫黄を含む分子の紫外線照射実験の成果と，ペプチドパラによる反応率の違いを含めた化学反応ネットワー

生成における硫黄分子の役割についてお話し頂いた．

ク計算とその重水素生成への依存性や，星形成コアのAngela Ciaravella 氏（イタリア国立宇宙物理学研究所

流体シミュレーションを取り入れたダイナミカル化学INAF）には，炭素鎖分子生成に関する氷マントル反反応計算と原始惑星系円盤形成時の有機分子生成につ応の X 線照射実験の成果を発表して頂いた．小林憲生

いてお話し頂いた．Catherine Walsh 氏（ライデン大氏（横浜国立大学）には，星間空間の氷マントルを想定学）には，原始惑星系円盤中の有機分子生成と彗星中した高エネルギー粒子照射実験によるアミノ酸や核酸の有機分子組成との関連および ALMA による円盤か塩基生成に関する実験について，メタンの影響など還らの有機分子輝線観測の予測，若い星団中における近元的環境下での成果について，また，X 線や紫外線に■2015遊星人Vol24-2_製版.indd

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よる生成物の変性と隕石中の有機分子の形成，タンポ

3. まとめおよび謝辞

ポ・ミッションによる惑星間塵の採集・解析，特にアミノ酸関連化合物の安定性についてなど，様々な話題に関して講演頂いた．

（Ⅳ）隕石中や赤色巨星周囲の有機化合物

口頭講演のほかにも，ポスターセッションで国内研究者 12 名の発表があった．ポスターセッションの時
間はもちろんそれ以外の時間帯でも，海外・国内の研究者とポスターの前で活発に議論を交わしている姿がJim Cleave 氏（東 工 大 ELSI ／ IAS）に は，NH4CN/

良く見られた．また，各セッションの最後に議論の時HCHO 溶液の様々な温度での液相反応による有機化間を設け，研究会最後には Tom Millar 氏（クィーンズ

合物生成実験と生成物の質量分析について，また，こ大学ベルファスト）にまとめの講演として頂いた．

れらの実験生成物と隕石中の有機化合物との関連，特海外・国内より多くの皆さんに御参加頂き，盛況なに炭素質隕石の母天体における水質変性との関連につ研究会が開催でき，大変感謝している．星間塵表面／

い て 講 演 頂 い た．Zan Peeters 氏（台 湾 中 央 研 究 院

マントル反応による有機分子生成はまだまだ未解明のASIAA）には，ASIAA nanoSIMS を用いたマーチソ点が多いが，本研究会で得られた知識や議論が，今後ン隕石中の有機物質のその場分析の成果について，特の研究の足掛かりになれば幸いである．にその元素組成や同位体組成の不均質性についてお話最後になりましたが，研究会開催を支えてくれたオし頂いた．Sun Kwok 氏（香港大学）には，赤色巨星かーガナイザーの皆様，丁寧に講演準備をして頂いた招ら惑星状星雲にかけての各進化段階で存在する様々な待講演者の皆様，また，研究会を盛り上げて頂いた全有機化合物の赤外線スペクトル分光と観測，未確認赤ての参加者の皆様に感謝致します．また本研究会は，外線放射（UIE）と非結晶炭素質固体との関連，またそ自然科学研究機構 新分野創成センター 宇宙におけるの隕石中の有機化合物との類似性について講演頂いた． 生命研究分野からの援助で開催されました．深く御礼申しあげます．

図1： 研究会集合写真．
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