岩田孝太特任研究員（研究当時）、杉本宜昭教授（ともに東大大学院新領域創成科学研究科）らの共同研究チームは、探査機「はやぶさ2」が小惑星リュウグウから持ち帰った試料に含まれる有機分子を、原子間力顕微鏡を用いて単一分子レベルで直接観察することに成功し、従来の分析手法では見逃されていた巨大有機分子を発見した。成果は4月14日付で英科学誌『Nature Communications』に掲載された。
宇宙空間に存在する有機分子は、太陽系形成時に原子が多様な分子へと進化してきた過程の情報を持っており、その一部は初期の地球にもたらされて生命の誕生に寄与したとも考えられている。2020年に「はやぶさ2」が採取したリュウグウの資料からは、これまで数万種類の有機分子が確認されてきた。しかし、これまでの手法では、極めて巨大な分子や溶媒に溶けにくい不溶性有機物などは、詳細な構造を調べることが困難だった。
今回の研究では、原子間力顕微鏡（AFM）を用いて分子の可視化を試みた。AFMは、鋭い針を試料に近づけ、試料の原子との間に働く力を測定することで、試料表面を観察できる顕微鏡。これまで試料の調査に用いられてきた手法よりも、直接的に分子を観察することができ、分子内部の原子間の結合も明らかにすることができる。
観察された22個の分子はすべて互いに異なる構造を持ち、その多くが従来の予想を上回る巨大な芳香族骨格（ベンゼン環などの安定な環状構造を持つ骨格）を持っていた。最大のものでは芳香族骨格の環状構造の数が100を超え、推定分子量は3000以上に達した。これは従来の分析で主に検出されていた分子量200から500程度のものを大きく上回る。
また、分子の内部構造の解析から、環状構造を作っている原子の数も明らかになった。6個の原子から構成される6員環に加えて、5員環や7員環、まれに8員環が含まれていることが判明し、これらの特殊な非6員環構造の存在により、分子が平面構造ではなくゆがんだ三次元構造を持つことが明らかになった。
これらの成果は、太陽系形成以前の星間分子雲（ガスや塵が濃密に集まった宇宙空間の領域）から小惑星へ受け継がれた有機分子の進化過程を解明する上で重要な手がかりとなる。今後、AFMを用いた手法を他の地球外試料に応用していくことで、宇宙の有機分子の化学進化や地球生命の起源の解明が進展することが期待される。
論文情報
Iwata, K., Oba, Y., Naraoka, H., Yabuta, H., Tachibana, S., & Sugimoto, Y. (2026). Direct observation of organic molecules in asteroid ryugu revealed by high-resolution atomic force microscope. Nature Communications, 17(1), 3416.
D O I：10.1038/s41467-026-71484-y
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小惑星リュウグウから予想外の巨大有機分子 宇宙の有機分子進化の解明に期待 2026 IUSTITIA.BG – Investigations 2009-2025 2026-04-30 16:52:13
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