地球上生命如何诞生？科学家又有新发现
新华社东京5月9日电 （记者钱铮）地球上生命如何诞生？有科学家提出陨石给地球带来生命所必需的有机物，也有观点认为闪电促成地球生命出现。一项新研究则提出，地球上生命的诞生可能是太阳剧烈活动所促成。
日本横滨国立大学等机构研究人员日前在学术期刊《生命》上刊文说，他们通过一系列实验发现，太阳活动产生的高能粒子可能与地球早期大气中的气体碰撞并发生化学反应，形成氨基酸和羧酸，即蛋白质和有机生命的基本组成部分。
实验中，研究团队模拟地球早期大气组成，准备了二氧化碳、氮气、水蒸气和甲烷的混合气体，再用加速器产生的高能质子束（模拟太阳粒子）照射或火花放电（模拟闪电）点燃混合气体。结果发现，只要甲烷比例超过0.5%，质子束照射后的混合物中就可检测到氨基酸和羧酸，但是火花放电需要大约15%的甲烷浓度才能形成氨基酸。
研究人员表示，在其他条件相同的情况下，太阳产生的高能粒子似乎可提供比闪电更有效的产生氨基酸的能量。而且，在地球形成初期，太阳表面发生剧烈爆发的频率可能较高，并释放大量高能粒子。
研究人员还说，太阳释放的高能粒子使地球早期大气产生有机物的量可能超过陨石带到地球的有机物的量。太阳表面的剧烈爆发如果发生在今天，或许会给人类文明造成严重打击，而在地球形成初期，可能促进了生命的诞生。
若い太陽の激しい活動が地球上での生命誕生を
もたらした可能性
太陽エネルギー粒子によるアミノ酸.カルボン酸の大量生成
本研究のポイント
.初期地球大気は従来考えられていたようなアミノ酸を作りだしやすいものではなく、生命誕生
に必要な有機物は隕石などで運び込むしかなかったと考えられてきた。
.太陽に似た恒星の観測により若い太陽が大量に高エネルギー粒子を放出していた可能性が
示されている。
.太陽エネルギー粒子を模した高エネルギー陽子を模擬初期地球大気に照射したところ、大
量のアミノ酸が生成した可能性が示された。
【研究成果】
地球上での生命の誕生にはアミノ酸などの有機物が必要ですが、これがどこでどのようにして
生成したかについて議論が続いています。近年は、初期太陽が二酸化炭素や窒素を主成分
とするもので、アミノ酸などの生成は限定的であり、隕石などによる地球外からの持ち込みが主
であると考えられてきました。
近年の天体観測により、太陽に似た恒星が激しい活動（フレア）により大量の高エネルギー粒
子を放出していることがわかり、このことから若い太陽もまた激しい活動を起こしていた可能性
が高いことがわかりました。この結果をもとに、太陽から放出された高エネルギー粒子が初期
地球大気から有機物をどのくらい生成可能かを調べる実験を行いました。実験は、東京工業
大学にあるタンデム加速器を用いて行いました。
初期地球大気を模したガスは、二酸化炭素、窒素を主とし、これに水蒸気と少量のメタンを加
えたものを用いました。このようなガスからは、従来、初期地球上での有機物生成に重要だっ
たと考えられてきた放電（雷）や紫外線ではアミノ酸はほとんどできませんでした。しかし、加速
【研究概要】 横浜国立大学大学院理工学府の小林憲正名誉教授、癸生川陽子准教授、中部大
学の河村公隆客員教授、NASA ゴダード宇宙飛行センターのウラディーミル.アイラペティアン博
士らの研究グループは、初期地球大気を想定した二酸化炭素.窒素.水蒸気に微量のメタンを加
えた混合気体に高エネルギー陽子線を照射したところ、アミノ酸やカルボン酸が多く生成すること
を見いだしました。本研究は、従来、アミノ酸などが生成しにくいとされていた初期地球大気でも、
若い太陽から発せられた大量の高エネルギー粒子により生命のもとになる分子が、隕石などによ
り供給されるよりも多く生成した可能性を示したものです
器からの陽子線を照射した時には、メタンが二酸化炭素の 1/100 しかなくてもアミノ酸が生成
可能であること、多様なカルボン酸も生成することがわかりました。
近年、地球生命の材料として隕石などにより運び込まれた有機物が注目されています。しかし、
今回の研究で、初期地球上で太陽エネルギー粒子により生じたアミノ酸は、隕石などによって
もたらされたアミノ酸よりもはるかに多かったことが示唆されました。大きな太陽フレアが今日起
きると、人類の文明に大きなダメージが与えられることが危惧されています。しかし、初期地球
においては、激しい太陽フレアは生命の誕生を促したものであった可能性が考えられます。
【今後の展開】
太陽フレアが初期地球に与えた影響は、アミノ酸などの有機物を太陽に生成させたことの他に
もいろいろ考えられています。例えば、若い太陽は暗かったため、初期地球は凍り付いていた
はずだという「暗い太陽のパラドックス」がありますが、太陽エネルギー粒子により一酸化二窒
素などの温暖化ガスが生成され、これが地球の凍結を防いだ可能性が示唆されています。そ
のような可能性も実験により検証していきたいと考えています。
【謝辞】
本研究成果は、日本学術振興会科学研究費補助金(19K21895、19H01955、20H02014、
24221001、JRPs-LEAD with DFG: JPJSJRP 20181601)の支援を受けて得られたものです。
陽子線照射実験は東京工業大学科学技術創成研究院ゼロカーボンエネルギー研究所で行
われました。
【発表論文】
Formation of Amino Acids and Carboxylic Acids in Weakly Reducing Planetary Atmospheres by
Solar Energetic Particles from the Young Sun
Kensei Kobayashi*, Jun-ichi Ise, Ryohei Aoki, Miei Kinoshita, Koki Naito, Takumi Udo, Bhagawati
Kunwar, Jun-ichi Takahashi, Hiromi Shibata, Hajime Mita, Hitoshi Fukuda, Yoshiyuki Oguri,
Kimitaka Kawamura, Yoko Kebukawa, Vladimir S. Airapetian*
Life, DOI: 10.3390/life13051103
