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日本惑星科学会誌 Vol. 19, No. 4, 2010

特集
「初期太陽系物質科学の最前線」

有機分子で探る母天体の物質進化：
特に水質変成と分子非対称性の共進化
高野 淑識 ，大河内 直彦
1

1,2,3

2010年7月15日受領，2010年11月3日受理．

（要旨）
現在，近地球 C 型小惑星（C-type, i.e. Carbonaceous type）の探査および試料回収が検討されている．C 型
小惑星は，地球，海，生命の原材料の情報を保持している，もしくはそれらの相互作用の履歴を色濃く残している．本稿は，それが実現したときに，「水・鉱物・有機物の共進化」を読み解くアプローチの一つとして，有機化合物の鏡像分子の非対称性と水質変成を検証する観点でまとめた．炭素に富む C 型小惑星を対象にする科学的な理由は，何か．「サンプルリターン」のアドバンテージは，何か．微量有機化学分析の手法を用いて，「物質進化」を「分子レベル」で記述した場合，どのような新しい知見が得られるか．水質変成を推定できる有機分子の特性とともに，「左と右」の鏡像性がある分子を扱う上での新しい指標を議論する．初期
太陽系の記憶を残す始原物質を研究することは，「私たちは，どこから来たのか．
」と知りたいと考える人類が探求する自然な帰結といえる．

1. C 型小惑星を対象にする理由の鏡像異性（立体異性）を生み出している．光学的にも活性であるので，光学異性とも呼ばれる．その右型とこれまでに 130 種を超える星間分子（分子イオン，

左型のような対称性（キラリティー）は，水・鉱物とのラジカルを含む）が分光学的に観測されている [1]．同

共進化とともに，いかにして primordial な物質進化の定された星間分子一覧を見ると，炭素を含む化合物が履歴を刻んで来たのか．それらの問いに答える科学機

いかに多様であるかが分かる．炭素化合物の多様性が会に対して，どのような準備が必要であるか，という生まれる理由には，（i）炭素の元素存在度が高いこと視点で議論を進める．隕石の場合，地球突入時の熱変[2]，（ii）炭素の原子価が 4 であること，（iii）s-, p- 混成

質および地球大気との接触，回収時までの周辺大気被軌道の形成とその共有結合性が安定であること，が挙爆は避けられない．
「サンプルリターン」では，試料げられる．その炭素が凝集した小天体が，「はやぶさ 2」がカプセルで保護されているため，それらの二次的な（解説は，[3,4] および本特集号等を参照）の目指してい影響を極力抑えられる点，また，下記に述べるようなる C 型小惑星であり，地球に飛来した母天体のフラグ

精密解析を行える点で，科学的アドバンテージがある．

メントが炭素質隕石である．原子価が 3 の元素では，一面的な分子構造しか取り得ないが（＝空間 3 点が一面を決める），原子価が 4 である炭素は，4 つ目の元素

2.「分子レベル」から「左右の分子」
レベルへ（あるいは官能基）の付き方で鏡像異性ができる（図 1）．

有機化合物を分析する際に必要不可欠な条件は，コこの性質が，（iv）炭素元素のもう一つの重要な特徴でンタミネーション（外部汚染）を排除することである．

ある不斉炭素（キラルセンター）の形成に関わり，分子初期に炭素質隕石の化学分析が行われていた頃には，

1. 独立行政法人 海洋研究開発機構
2. 東京工業大学大学院 総合理工学研究科
3. 東京大学大学院 理学系研究科
takano@jamstec.go.jp.

それを考慮に入れる概念や環境設備が確立されていなかったため，有効な科学データとして扱われないことがある．1969 年に飛来したマーチソン隕石や汚染が有機分子で探る母天体の物質進化：特に水質変成と分子非対称性の共進化／高野，大河内   

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図1：バルク同位体分析（=Bulk）から分子レベル同位体分析（=Compound-Specific）へ，そしてエナンチオマーレベル同位体
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分析（=Enantiomer-Specific）と分子部位レベル同位体分析（=Site-Specific）へ．文献[25]を一部改変．有機分子の定量・/ &
定性分析と同位体組成分析は，オンラインで同時に行える分析法と行えない分析法がある．有機化合物を対象とした分子レベルの安定同位体組成の概説は，文献[53-55]等に紹介されている．

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Isotope Analysisと同位体的均質性の評価．文献[25]を一部改変．

極めて少ない南極氷床に飛来した南極隕石の化学分析

特にアミノ酸の D/L 分析の確からしさとインターラ

が世界中で始まった頃から，様々な化学分析結果が蓄

ボラトリーの品質保証に関する問題が，Nature 誌上で積されてきたと表現できる [5-10]．1990 年後半には，議論された経緯がある [11,12]．炭素質隕石の有機物に

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 $ 図3： アミノ酸エナンチオマーの同位体的均質性と不均質性．文献[25][56]を改変．

関する近年の経緯については，既報 [13][14] に解説されている．
微量分析技術は，炭素・窒素・水素等のバルク分析

1315

3. Δ DDL, Δ CDL, Δ NDL という新しい指標軸とその可能性

から有機化合物をクロマトグラフ法で同定・定量でき炭素質隕石の炭素・窒素・水素等の安定同位体組成

る分子レベルの分析へ，そして右と左の立体異性体がに関する研究は，バルク分析から始まる [21]．その後，ある有機酸・アミノ酸などの分子のエナンチオマーレ

1990 年のガスクロマトグラフ／燃焼／同位体質量分

ベル（左右の分子）の分析へと発展してきた． アミノ

析法（GC/C/IRMS）のオンライン法の開発 [22] により，酸の場合，組成式は等しいが，原子間の結合関係が異分子レベル（=Compound-Specific）の研究が広まった．

なる構造異性体も数多く存在する（Appendix）．1997

現 在 で は， 分 子 を さ ら に「 右 と 左 」 に 分 け て

年にマーチソン隕石中の地球上にはほとんど存在しな（=Enantiomer-Specific），その同位体比を評価できる

い α- メチル -α- アミノ酸が，L- 体に偏っていることがようになった（図 1）．D-,L- アミノ酸のアミノ基を固有

示 さ れ た（<10.4%）． す な わ ち， エ ナ ン チ オ 過 剰の 分 子 部 位 と す れ ば， 分 子 部 位 レ ベ ル（=Position-（Enantiomeric Excess）
が 10.4% とは，L- アミノ酸 : D-

Specific もしくは Site-Specific）の同位体比として扱う

アミノ酸＝ 55.2：44.8 を意味する．次いで，同グルー

こともできる．高分解能 C-NMR スペクトル法を使プによってマレー隕石からも L- 体優位が報告された

え ば， 部 位 特 異 的 天 然 同 位 体 分 配（Site-Specific[15,16]．その後，Glavin らによって，マーチソン隕石

Natural Isotope Fractionation: SNIF-NMR）を計測でで 18.5 ± 2.6% の L- 体優位，オルゲイユ隕石で 15.2±

きる．アミノ酸分子部位レベルのアイソトポマー分析

4.0% の L- 体優位が示され，水質変成を受けている程，[23] も可能になる．

13

エナンチオ過剰が高いことが分かっている [17]．アミ

ESIA（Enantiomer-specific isotope analysis [25]）のノ酸のキラリティーやエナンチオ過剰の解説について

アドバンテージは，右と左の分子の同位体組成の均質は，[18-20] にまとめられている．

性 [24] を評価できることである．右と左の分子のいず
れかに中性子一つ分の質量差があれば，どちらかが同位体的に重い（軽い）ことになる．この指標は，D- ア

有機分子で探る母天体の物質進化：特に水質変成と分子非対称性の共進化／高野，大河内

ミノ酸（D-amino acid; D-AA）と L- アミノ酸（L-AA）の257

Table 1

Table 1場合，下記のように表わす [25]．
ΔDDL = δDD-AA – δDL-AA
Δ13CDL = δ13CD-AA – δ13CL-AA
Δ15NDL = δ15ND-AA – δ15NL-AA
原子価が 4 である炭素は，3 つの共有結合が成立する時点で，平面構造になる（図 2）．もう一つの共有結合の形成は，左側もしくは右側から各 50% の確率でアタックするので（＝コイントスと同じ現象），不斉合成
反応でない限り，理論的に同位体比は左右で均質になる．実際，炭素数 3 のカルボカチオン状態から，アミノ 基（-NH2）を 付 加 す る 1 分 子 求 核 置 換 反 応（SN1 反応）では，同位体的に均質になることが分かっている[25]．同位体的に均質に合成された D-,L- アラニン
（分
子量 =89.09）が，89.09 mg（1mmol）存在すれば，左右
20

それぞれ 3.01 × 10 個のアミノ基付加反応があったことになる．

ン隕石から水抽出されたアミノ酸画分について，酸加では，炭素質隕石でその指標を示した場合，どうな

水分解の前後で検出量を比較している．Table 1 に示るのか．現時点で報告例は少ないが，マーチソン隕石

すように酸加水分解によって，検出されるアミノ酸量13の ΔDDL, Δ CDL を示した場合，D- アミノ酸と L- アミノが増大していることが分かる．より厳密に言えば，「水

酸は，同位体的に不均質であることが分かっている（図抽出」している段階で，すでに「弱い加水分解」（=

3）．この左・右分子の不均質性は，次いで二次反応・

mild hydrolysis）を受けている可能性もある．では，n 次反応が誘因された場合，反応速度論的同位体効果

具体的に「アミノ酸前駆体」は，どのような前駆物質

により，多段的に同位体的不均質を生み出すことは自であるか．その生成経路と基本構造の分類を試みる．

明である．実際，炭素同位体置換キラル化合物を開始剤とする不斉触媒反応は，有意なエナンチオ過剰をもたらすことが実験的に確認されている [26]．左右の相13

対的な差で示した同位体比ではなく，個別 δ Camino acids
15

4.1 主な経路と反応機構：ボトムアップか，
トップダウンか．
低分子からの分子進化の概念をわかりやすく説明すや δ Namino acids の値については，分析の確度・精度をるために，ボトムアップ的に進む反応経路の代表例を確立する上でいくつかの留意点 [27-30] があるので付示 す． ス ト レ ッ カ ー 型 反 応（Strecker-type; Adolph

記しておく．

Strecker, 1850）は，シアン化水素とアンモニアが反応

4. 「アミノ酸��体」の定�とアミノ酸への反応機構の分�
宇宙地球化学の分野で使われる「アミノ酸前駆体」
は，してアミノニトリルになり，加水分解を経てアミノ酸が生成する機構である（図 4-1）．官能基の置換反応は，他にも知られている．例えば，有機酸のアミノ化によるアミノ酸生成，アミン化合物のカルボキシル化によ加水分解してアミノ酸になる前駆物質として扱われてるアミノ酸生成，アミノ基やカルボキシル基の官能基いる．その概念は，1970 年代前半のマーチソン隕石・

置換（例：図 2）によるアミノ酸生成などの化学修飾にマレー隕石，あるいはアポロ試料の分析結果等 [60-64]

よるアミノ酸生成も挙げられる [66]．ただし，Croninをベースにして，1970 年代後半から徐々に理解され（1976）のように「酸加水分解に反応性を持つアミノ酸るようになった [65]．Cronin（1976）では，「acid-labile

前駆体」と定義するのであれば，これらの部分的化学

amino acid precursors」，すなわち「酸加水分解に反応

修飾は，酸加水分解を受ける前に反応が終わっている性を持つアミノ酸前駆体」と定義した上で，マーチソ

必要がある．ストレッカー型反応および類似反応（エTakano & Ohkouchi

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日本惑星科学会誌 Vol. 19, No. 4, 2010
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図4： [1]ストレッカー型反応，[2]フィッシャー・トロプシュ型反応，[3]分子内アミノ酸の変成（α-位脱炭酸反応：文献[71, 72]を改変），[4] ラクタム開環反応（ピログルタミン酸とグルタミン酸）

有機分子で探る母天体の物質進化：特に水質変成と分子非対称性の共進化／高野，大河内

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  (図5： (A) 中性子星からの円偏向シンクロトロン放射. 文献[57]を改変，(B) β偏極電子の制動放射によるブレムストラルーグ
光と楕円円偏光の発生．h: プランク定数，f: 周波数．

ネルギーや実験条件を変えた反応系）の重要な点は，混合ガス系に圧力，温度を加えることにより（無機触

低分子が徐々に化学的に修飾され，ボトムアップ的に媒を加えることもある），多種多様な分子が生成するアミノ酸を形成することである．

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 ．窒素源をガスに加えた系反応である（図4-1）（CO,

次に，高分子からの分子進化の概念をわかりやすく

H2, NH3）の生成物を酸加水分解するとアミノ酸が検出説明するために，トップダウン的に進む反応経路の代される [67,68]．フィッシャー・トロプシュ型反応およ

表 例 を 示 す． フ ィ ッ シ ャ ー・ ト ロ プ シ ュ 型 反 応

び類似反応の重要な点は，比較的分子量の大きい分子（Fisher-Tropsch type; Germany, World war II）は，集合体が初生的に生成し，その後の酸加水分解によっ260

日本惑星科学会誌 Vol. 19, No. 4, 2010てトップダウン的にブレークダウンし，アミノ酸を形分解を受けた後，開環してグルタミン酸を生成する．

成することである．

すなわち，この開環・閉環反応は可逆的であり，熱に実際の地球外試料に含まれるアミノ酸の生成経路とよる脱水反応か，水付加による加水分解反応が引き金

反応履歴は，あたかも「web」のように，複雑に多層になる．代表的な非タンパク性アミノ酸の一つである

的に混成している．以上は，初生的な反応機構の分類

も熱変質を受けると，2γ - アミノ酪酸（C4: Appendix）

を推定する判断材料になるが，プロセスがボトムアッ

ピロリジノンという 5 員環ラクタム（含窒素複素環式

プかトップダウンか明瞭に区別するのは，非常に困難化合物）になる [70]．同様に，γ - アミノ酪酸よりも炭である．

素鎖が一つ多い 5- アミノ吉草酸（C5）は，6 員環ラクタ

4.2

ムの 2- ピペリドンを形成する．この環状構造を形成す

アミノ酸前駆体の基本構造の分類

る性質は，カルボキシル基とアミノ基が炭素鎖の末端

Cronin による定義「酸加水分解に反応性を持つアミに付いたω - アミノ酸でよく知られているが，それ以ノ酸前駆体」を前提にした場合，その前駆体の骨格は，外でも環状化合物を形成するアミノ酸は存在するだろどのような有機化学的特徴を保有しているのだろうか．

う．

大きく分類すると，アミノ酸前駆体が「分子間結合」で成立しているか，「分子内結合」で成立しているか，という観点で次の 2 つにまとめられる．
前者は，アミノ酸の官能基が，化学的に結合した状態の骨格である．前述のニトリル基を持つアミノニト
リルのような基本骨格もこの分類に含める．カルボキ

5. 不斉の起源：左・右の分子非対称（立体的偏り）は何に起因するか
5.1

異方性因子

キラルな物質に対する左回りと右回りの円偏光は，

シル基やアミノ基は，他の化合物と化学結合を形成し各々の吸収強度に差が生じる．この現象を円二色性やすい．アミノ酸同士が結合したペプチドは，炭素質（Circular Dichroism: CD）といい，左右それぞれに対隕石中では非常に稀な存在 [69] であるが，アミノ酸分する吸光係数が異なる（Cotton 効果）．円偏光による子と他の化合物が結合したものであれば，多種多様な分子の不斉分解反応は，左右の円偏光に対するモル吸組み合わせが存在するだろう．この場合，有機化合物

ε =εl – εr）とモル吸光係数 ε の比で定義
光係数の差Δ （だけでなくマトリックスを構成している無機物も重要される異方性因子 g 値によって決定される [31]．

である．すなわちカルボキシル基やアミノ基は，鉱物
表面とも化学吸着し，アミノ酸複合体を形成するから

g-factor = Δ ε/ ε
アミノ酸分子の g 値は，アミノ酸の種類，波長，円偏光の純度等でも変動する．この異方性因子は，左・である．
カルボキシル基やアミノ基の双方が，結合態であっ右それぞれの分子に対する「不斉分解」プロセスで成てもその中の分子内アミノ酸は，光などの変成を受け立する値であり [32]，pH 依存性 [33] も知られている．

て二次生成物としてのアミノ酸前駆体となりうること

固相状態 [34]，真空紫外域（[35] でも不斉分解反応は進が知られている．代表的な反応例として，分子内のア

行し，軟 X 線域（[36] であっても異方性因子による分

スパラギン酸やグルタミン酸のα - 脱炭酸反応が挙げ解の規定は考えられる．高輝度の単色光と連続スペクられる（図 4-3）．

トルの白色光を比較した場合，g 値が積分される連続

Aspartic acid（C4） →β-alanine（C3）+CO2

Glutamic acid（C5）→γ-aminobutyric acid
（C4）
+CO2

スペクトルは，より自然界の状態に近い．

5.2 不斉源は，偶然か必然か．

両端が，化学的に安定化されていても母体となる分子

最初の不斉源として有力視される候補がある．例え内では，変成作用が進行することを示唆している．

ば，星形成領域あるいは中性子星からの円偏光シンク

後者は，環状構造などの全く別の状態の骨格である．

ロトロン放射，β崩壊などの「弱い相互作用」が挙げ

例えば，図 4-4 のように，環状化合物のピログルタミ

られる．前者は，太陽質量 8 〜 30 倍程度の超新星爆発

ン酸（グルタミン酸の分子内脱水縮合で形成）は，加水の後に形成される中性子星から放射される円偏光〜楕

有機分子で探る母天体の物質進化：特に水質変成と分子非対称性の共進化／高野，大河内

261

円偏光の連続スペクトルを代表例とする（図 5）．中性

溶 性 の 高 分 子 を 特 に，IOM（Insoluble Organic Mat-

子星の両極側からは，左・右の円偏光が放射される．

ter）と呼ぶ．有機物の吸着形態は，「アミノ酸」そのしたがって，星形成領域の方位によって左か右の円偏ものの形でマトリックスに比較的弱く結合して存在し光のいずれかが照射されることになる．また公転周期ているか（物理吸着），
前述のように「アミノ酸前駆体」

による円偏光の実効度も考慮しなければならない．ことして存在している，あるいは化学的な結合を介しての仮説と分子非対称の因果を説明するためには，「コ

マトリックスに吸着している（化学吸着），と考えられイントス」のような偶然性を否定できない．磁場を伴る．特に，熱変成を受けると，「アミノ酸あるいはアう白色矮星の連星系やオリオン座分子雲の可視〜赤外

ミノ酸前駆体」は，官能基の消失とともに，芳香族化

域光散乱の円偏光も知られている [37,38]．

が進み，徐々に ROM や IOM 等の不溶性高分子有機物

後者は，Lee and Yang（1956）によって予見されに取り込まれていくと考えられる．IOM に保持され[39]，その翌年に Wu et al.（1957）
によって実証されたている低分子有機物は，含水熱分解処理を行い，可溶

パリティ非保存（対称性の破れ , [40]）に基づいている．

性フラクションに分けられれば，解析が可能な場合も

特に，β崩壊の際に放出される偏極電子あるいは偏ある [46]．このため，将来的にアミノ酸等の有機化合

極電子の制動放射（ブレムストラルーグ光）の楕円偏光，マト
物を現場で分析するためには（in-situ analysis）[41] を有力視する仮説も存在する．この仮説には，制リックス効果（水，鉱物，高分子有機物）の克服が総じ動放射の偏光度は，非常に小さく（<5% 程度）でありて問題になる．

[42]，分子非対称性の因果関係の実験的証明が難しい

5-1. で述べた異方性因子に基づくアミノ酸不斉分解という点がある．上記の仮説を含む一連の総説は，既の報告例は，1977 年以降，いくつか知られる [20]．では，報を参照されたい [18-20, 43, 44]．

結合態で左・右の区別の無い分子（アミノ酸前駆体）
か

5.3 「不斉分解」か「不斉合成」か．

ら左・右の非対称分子を創成する厳密な意味での「不斉合成」プロセスと異方性因子の相関関係はどうであ

炭素質隕石中の有機分子は，遊離態よりも高分子量

ろうか．高分子量のアミノ酸前駆物質であっても不斉の結合態が主要な形態と考えられている [45]．大別すが誘因され，光学活性が発現されること（= 不斉合成） 

ると，FOM（Free Organic Matter, 遊離性有機物），

は実験的に確認されている [47]．しかし，現時点ではLOM（Labile Organic Matter, 易分解性有機物もしく

不斉合成プロセスと前述の異方性因子 g 値に対応するは 準 難 分 解 性 有 機 物 ），ROM（Refractory Organic

ような，不斉創成の統一的な理論が確立されておらず，Matter, 難分解性有機物）に分けられる（図 6）．溶媒不今後の検証が待たれている．

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図6： 炭素質隕石中のFOM（Free Organic Matter, 遊離性有機物），LOM（Labile Organic Matter, 易分解性有機物もしくは準難
分解性有機物），ROM（Refractory Organic Matter, 難分解性有機物）と化学処理による分画．(a) 全組成に占めるFOM，
LOM，ROM．(b) HF/HCl残渣の成分．(c) HF/HClによる含水加水分解後の残渣．文献[45]を改変．

 

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 

262

日本惑星科学会誌 Vol. 19, No. 4, 2010

図7：(A) グラファイト放電による室内実験で生成したジカルボン酸の存在比（炭素数2-5をプロット），(B) Murchison隕石，(C)Yamato隕石に含まれるジカルボン酸の存在比（炭素数2-7をプロット）．文献[48]を改変．

高分子有機物は，非常に複雑な構造を有しているた

コールは，分子として非常に不安定であり，化合物とめ，アミノ酸前駆体の正確な把握は，容易なことでなして扱われない（Appendix）．アセトンの構造式が，い．しかし，アミノ酸の立体的対称性の破れをもたら

ケト形で示される理由はここにある．

したのは「不斉分解」か「不斉合成」か，という問題は，
物質進化を先導した主役は「アミノ酸」か「アミノ酸前駆体」か，という根源的な問いでもある．

6.2 室内実験と炭素質隕石の有機酸
有機酸のうちジカルボン酸のケト - エノール互変異
性は，水質変成の識別に有効である．水中でのグラフ

6. 有機酸から水質変成を読み解く

ァイト放電（最大推定温度 <6000 K）
により生成したジカルボン酸の存在比（図 7-A）と炭素質隕石から抽出し6.1 有機物の互変異性たジカルボン酸の存在比（図 7-B,C）を示す [48]．図 7-B,
C では，炭素数 3 のマロン酸が分子内のケト - エノー

前述では，アミノ酸の光学異性（立体異性）について

ル互変異性による不安定性に起因して，炭素数 2 のシ触れた．この他，有機化合物の情報からマトリックス

ュウ酸や炭素数４のコハク酸よりも分解が速いことが中での水質変成を読み解く一つの方法として，互変異分かる．この対数プロットからの「ずれ」が，マトリ性（tautomerism）による存在度比較が挙げられる．最ックス中での水質変成度を推定するのに有効である．

も単純な互変異性としてアセトンを例にあげると，アセトンの 99.9997% はケト形であるのに対して，エノー ル 形 は 0.0003% し か 存 在 し な い． ビ ニ ル 基（CH2=CH-）にヒドロキシル基が付加したビニルアル

7. 蛇紋岩化作用とアミノ酸の水質変成から示唆される「共進化」の履歴
マーチソン炭素質隕石に含まれるイソバリンという有機分子で探る母天体の物質進化：特に水質変成と分子非対称性の共進化／高野，大河内

263

Appendix

Amino acids*

‐D‐,L‐Alanine (C3)

Glycine (C2)Sarcosine (C3)

‐Alanine (C3)**

‐D‐,L‐Aminobutylic acid(‐ABA: C4)

‐Aminoisobutylic acid
(‐AiBA: C4)*

‐D‐,L‐Aminoisobutylic acid
(‐AiBA: C4)**

‐Aminobutylic acid(‐ABA: C4)* chiral center… others
D‐,L‐Valine (C5)

D‐,L‐Isovaline (C5)

D‐,L‐Norvaline (C5)

Takano & Ohkouchi

Appendix

Dicarboxylic acids

Oxalic acid (C2)

Malonic acid (C3)

Glutaric acid (C5)

Succinic acid (C4)

Adipic acid (C6)… others

Keto‐enol tautomerism in Acetone (C3)99.9997%(stable)>>0.0003%(unstable)

Takano & Ohkouchi

264

日本惑星科学会誌 Vol. 19, No. 4, 2010() $!+() %   
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



図8：(A) 銀河系の渦成因，(B) シンクロトロン放射，(C) 無機鉱物（例：水晶）の結晶形態，(D) 電子および陽電子のスピンベクトルとモーメント．文献[57-59, 73]を改変．

α - 位に水素の代わりにメチル基を持つ非タンパク性
アミノ酸のエナンチオ過剰率を精査したところ，同一の炭素質隕石であってもエナンチオ過剰率は，均質で8. 「CNO サイクル反応」による核子分化と軽元素集合体としての小惑星はなく不均質に濃集していることが分かっている [49]．

ESIA（Enantiomer-specific isotope analysis）を通じ

特に不均質な箇所は，カンラン石（Olivine）が水質変て引き出される情報が，どこまで辿ることができるか．

成してできる蛇紋石（Serpentine）のような含水鉱物を今後の検証次第であるが，初生的な核子分化プロセス

多く含んでおり，アラニンとイソバリンの Ival/Ala 比を包括しておく必要があるだろう．水素の核融合の素と Ser/Olv 比には，正の相関が見られている．

反応として，P-P 連鎖反応と CNO サイクル反応がある．

6[（Mg1.5Fe0.5）SiO4] ＋ 7H2O →3[Mg3Si2O（OH）
54] ＋ Fe3O4 ＋ H2
   Olivine        Serpentine

CNO サイクルは，文字通り C
（炭素）
，N
（窒素）
，O
（酸
素）の原子核が関わっている．CNO-1 サイクルでは，
12

13

13

14

15

16

15

4

C， N， C， N， O， He が 主 体 で，CNO-2 サ イ
17

17

14

4

この反応では，還元ガスが発生する．水・鉱物・アミ

クルでは， N, O, F， O, N， He が主体となる．

ノ酸と L- アミノ酸のエナンチオ過剰には，何らかのC, N, O の太陽系元素存在度は，水素・ヘリウムに次相互作用があったことが示唆される．アミノ酸の異方いで上位である．
「C 型小惑星」を調べる上で，C に性因子の変動幅は，非常に小さいため，一次的な「不加えて，N や O の元素としての動態は，重要な科学対斉分解」もしくは「不斉合成」プロセスだけでは最大象となる．さらに，化合物レベルで見ると，分子とし18.5 % [17] のエナンチオ過剰を説明することはできなて安定な含窒素・含酸素化合物である複素環式化合物

い．その理論値と実測値のギャップを説明するには，は，より初生的な元素の情報を保存していると考えら二次的な「水・鉱物・有機物（例：アミノ酸）の共進化」

れる．前述のアミノ酸および前駆体に付いているカルという観点からの検証が，今後の重要な鍵となる．

ボキシル基（-COOH）やアミノ基（-NH2）は，官能基として，やや反応性が高く，水質変成を受けやすい．そ有機分子で探る母天体の物質進化：特に水質変成と分子非対称性の共進化／高野，大河内

265

れに対して，複素環式化合物（例えば，含窒素複素環

本 稿 執 筆 中 の 2010 年 6 月 に 急 逝 さ れ た． 謹 ん でのテトラピロール : [50, 51]）は，化学的に安定な反面，

Cronin 先生への弔意とともに，これまでに開拓・蓄

動きにくい（脱離しにくい）部位を保持しており，水質積された恩恵の大きさに改めて敬意を表したい．

変成前の元素の履歴を残している可能性がある．

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「はやぶさ」後継ミッションの進捗

プラス電子が闘って，マイナス電子の世界が勝ったと

状況報告 , PPS005-10, JpGU meeting: 矢野 創 . 2010.

考えついた」と答えたという．するとウォルドは，「そ

はやぶさ 2: ミッション設計と理工学目標 , PPS005-

れこそ私が考えていたことです．L 型アミノ酸も…
（つ10, JpGU meeting: 橘 省吾，はやぶさ 2 サンプリンづく）.」と述べたという逸話がある [52]．このようなグチーム . 2010. はやぶさ 2 リターンサンプルでめ

議論は，19 世紀初頭のビオ（J-B. Biot）や 19 世紀半ば

ざすサイエンス：地球，海，生命の原材料物質 .

のパスツール（L. Pasteur）の時代から脈々と続いてきたのだろう．
互いに鏡像対称関係にある分子は，その相互作用ハ
ミルトニアンがパリティを変えないものである限り，エネルギー的にも陽子・中性子の核子組成でも全く同

PPS005-10, JpGU meeting.
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一であり，特にどちらかが優勢となることは無い．上[6] Kvenvolden K. A. et al. 1970. Nature 228, 923-926.

記の他にも，マクロスケールからミクロスケールに至[7] Oro J. et al. 1971. Nature 230, 105-106.

るまで，様々なサイズの「対称性の揺らぎ」（図 8）を[8] Lawless J. et al. 1971Science 173, 626-627.

不斉源として考慮する仮説も存在する．

[9] Cronin J. R. et al. 1979. Science 206, 335-337.

どのようにして，最初の有機物の不斉が発現し，増幅され，その他の要因と共進化してきたのか．純然とした非生物的な物質進化のプロセスを観察できる先太陽系の「実験室」が，C 型小惑星と表現することができる．

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本特集号『初期太陽系物質科学の最前線』の執筆機会を与えて下さった橘 省吾 ゲストエディターに感謝申し上げたい．圦本 尚義 先生（北大院理），奈良岡 浩
先生（九大院理）には，本原稿への有用なコメントを頂いた．また，藪田ひかる博士（阪大院理）には，本稿を査読して頂いた．炭素質隕石の有機物分析に生涯を捧げられ，有機宇宙化学のマイルストーンを構築されてきた，アリゾナ州立大学の John R. Cronin 名誉教授が，[15] Cronin, J.R. and Pizzarello, S. 1997. Science 275, 951955.
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