[スポンサーリンク]

一般的な話題

宇宙に漂うエキゾチックな星間分子

[スポンサーリンク]

 

Eテレのアニメ「宇宙なんちゃら こてつくん」で、「宇宙はどんな匂いがするのか?」というお話をやっていました。なんでも、宇宙ステーションに戻った飛行士の宇宙服からは、付着した星間分子である「ギ酸エチル」の芳香と、各種イオンによる「焦げたような」においがするそうで、ラズベリーを焼くとちょうどそんな香りになるのだとか。

そう、宇宙空間には原子や素粒子だけではなく、星間分子と呼ばれる化学種が存在しているのです。2022年2月現在で、実に257種の星間分子が発見されているとのことです。大きいものではベンゼンやシアノナフタレン、フラーレンなどもあるそうです。そのような分子は有機合成化学を生業としている私にも合点のいくものですが、発見された星間分子のリストを見ていると、結構な確率で地上ではマトモに存在できない分子種が記載されています。

宇宙空間は高真空状態のため、星間分子どうしの衝突確率は地上に比べてごくごく僅かとなります。そのため、超絶不安定とも思えるような分子が安定に漂っていることがままあるそうです。そこで、筆者がピックアップしたいくつかのエキゾチックな星間分子を紹介したいと思います。

H3+ (プロトン化水素分子)

星間分子としても、地上で観測可能な分子としても比較的有名です。1911年、ジョゼフ・ジョン・トムソンが水素ガス中での放電実験により発見し、1990年代後半に星間分子としての観測がなされました。形式上プロトン化水素分子と呼ばれていますが、その構造は正三角形であり、3個の水素分子は完全に等価で、いわゆる三中心二電子結合を形成しています。詳しい解説は Wikipedia に譲りますが、これが多量に存在しているという宇宙空間、恐るべしです。

•OH (ヒドロキシルラジカル)

非常に高い反応性を有する活性酸素・フリーラジカルの一種で、生体内で生じた場合は周りの分子と即座に反応し傷害を引き起こす、ある意味悪名高い分子です。本分子種は水が三電子還元されたものにあたり、実験室的には Fenton 反応により過酸化水素から発生させることができます。地上での単離はほぼ不可能ですが ESR を用いたスピントラップ法などにより間接的に定量が可能です。一方、超低密度・高真空の宇宙空間では反応する相手にまず出会わないため、ヒドロキシルラジカルでさえも安定に存在が可能となります。活性酸素研究者でもある筆者からするとかなり違和感を覚える事実です。

HCCS+ (thioketenylium)

2022 年に報告された最新の星間分子です。冷たい暗黒星雲に存在し、形式としては、多量に存在する •C=C=S ラジカルがプロトン化された分子種だとか。ちなみに分子型のチオケテン H2CCS も星間分子として報告されています。単純なチオケテン自体、地上では超不安定でマトモに存在できない分子です。じゃあ HCCS+ なんてましてや…となりますが、–4Kの極低温を誇る暗黒星雲では普通に存在できてしまうのでした。

CF+ (fluoromethylidynium)

分子式からしてどうみても異常に見えますが、以下の式により発生するそうです。

なんかいろんな合成に利用できそうとも思ってしまいますが、それどころの反応性じゃなさそうですね。

フッ素でなく水素原子を有する CH+ (methylidinium) は古くに発見された星間分子の一つで、天文学上は今現在も注目すべき分子のようです。

「CH+は特殊な分子です。CH+は特殊な分子で、生成するのに多くのエネルギーを必要とし、反応性が高いため、寿命が短く、遠くへ移動することができないのです。このため、CH+は銀河とその周辺におけるエネルギーの流れを追跡しているのです」と、ESOの天文学者マーティン・ズワーン氏はこの論文に寄稿しています。

https://www.eso.org/public/news/eso1727/ の一文を DeepL翻訳し引用

CH3C7N (Methylcyanotriacetylene)

星間分子として観測され、その後地上で合成に成功したとする報告のある分子です。めっちゃ真っ直ぐです

“Low Temperature Synthesis and Phosphorescence of Methylcyanotriacetylene”, Urszula Szczepaniak et al., J. Phys. Chem. A, 2018, 122, 1, 89–99, DOI: 10.1021/acs.jpca.7b09728

 HeH+ (水素化ヘリウムイオン)

ビッグバン直後の宇宙から存在する、宇宙最初のイオンとされる物質です。ヘリウム化合物はさすがの宇宙空間でも本イオンしか発見されていないようです。

ビッグバン直後の宇宙に存在した原子は、ほとんどが水素とヘリウムだけだった。ビッグバンから約10万年後、この2種類が結合し、宇宙で最初の分子(イオン)である「水素化ヘリウムイオン」が形成されたと考えられている。その後、水素化ヘリウムイオンと水素原子が結合して水素分子が作られ、宇宙で最初に誕生した恒星の主要な材料となった。

水素化ヘリウムイオンは現在の宇宙にも存在するはずだとみられ、1925 年には実験室でこのイオンを合成することにも成功したが、これまで実際に検出されたことはなく、数十年にわたって探されてきた。その候補天体の一つが、はくちょう座の方向約 3000 光年彼方に位置する惑星状星雲「NGC 7027」である。星雲中に存在する年老いた星からの紫外線放射や熱が、イオン形成に適した環境を作り出していると考えられたからだ。

(中略)

研究チームでは、水素化ヘリウムイオンを検出できるようにテラへルツ波受信器「GREAT」をアップグレードして、2016年に NGC 7027 を観測した。そして見事に、水素化ヘリウムイオンの存在を示すシグナルをはっきりととらえることに成功した。「水素化ヘリウムイオンを見つけるには、正しい場所を適切な機器を使って観測する必要があったのです。SOFIAは完璧にミッションをこなしました」(米・SOFIA 科学センター Harold Yorkeさん)。

今回の発見によって、水素化ヘリウムイオンが実際に宇宙に存在する証拠が得られ、初期宇宙から現在まで進んできた複雑な化学に関する、基本的な理解における重要な部分が裏付けられた。「あの場に居合わせ、水素化ヘリウムイオンの存在を示す初のデータを目にしたことは、実にエキサイティングでした。長きにわたったイオン探しはハッピーエンドに終わり、初期宇宙における基本的な化学に関する疑問が取り除かれました」(Güstenさん)。

AstroArts様の記事より引用 https://www.astroarts.co.jp/article/hl/a/10606_heh

おわりに

かなり雑多に紹介しましたが、地上で有機化学をやってる人間からは考えも及ばないような奇っ怪な分子種がウヨウヨ (ただし低密度) しているのが宇宙空間です。宇宙ってすごい!カテゴリを「身の回りにない分子」にしたかった筆者のつぶやきでした。

外部リンク

これまでに発見された星間分子のリスト (東京理科大学 築山研究室)

関連書籍

[amazonjs asin=”4046054522″ locale=”JP” title=”宇宙一わかる、宇宙のはなし むずかしい数式なしで最新の天文学”] [amazonjs asin=”4621087363″ locale=”JP” title=”ワード-トンプソン&ウィットワース 星形成論―銀河進化における役割から惑星系の誕生まで”]
Avatar photo

DAICHAN

投稿者の記事一覧

創薬化学者と薬局薬剤師の二足の草鞋を履きこなす、四年制薬学科の生き残り。
薬を「創る」と「使う」の双方からサイエンスに向き合っています。
しかし趣味は魏志倭人伝の解釈と北方民族の古代史という、あからさまな文系人間。
どこへ向かうかはfurther research is needed.

関連記事

  1. イオン交換が分子間電荷移動を駆動する協奏的現象の発見
  2. 海洋エアロゾル成分の真の光吸収効率の決定
  3. KISTEC教育講座 「社会実装を目指すマイクロ流体デバイス」 …
  4. 触媒なの? ?自殺する酵素?
  5. アメリカ大学院留学:卒業後の進路とインダストリー就活(3)
  6. ルイス酸/塩基でケイ素を操る!シリレンの原子価互変異性化
  7. 有機反応を俯瞰する ーリンの化学 その 1 (Wittig 型シ…
  8. 博士課程学生の奨学金情報

注目情報

ピックアップ記事

  1. 水素化トリ(sec-ブチル)ホウ素リチウム/ナトリウム/カリウム L/N/K-Selectride
  2. 第22回「ベンゼン環の表と裏を利用した有機合成」植村元一教授
  3. 酢酸ビニル (vinyl acetate)
  4. りん酸2-(メタクリロイルオキシ)エチル2-(トリメチルアンモニオ)エチル : 2-(Methacryloyloxy)ethyl 2-(Trimethylammonio)ethyl Phosphate
  5. p-メトキシベンジル保護基 p-Methoxybenzyl (PMB) Protective Group
  6. 100円で買えるカーボンナノチューブ
  7. 透明なカニ・透明な紙:バイオナノファイバーの世界
  8. 「同時多発研究」再び!ラジカル反応を用いたタンパク質の翻訳後修飾
  9. 2013年ケムステ人気記事ランキング
  10. コーヒーブレイク

関連商品

ケムステYoutube

ケムステSlack

月別アーカイブ

2022年6月
 12345
6789101112
13141516171819
20212223242526
27282930  

注目情報

最新記事

岩田浩明 Hiroaki IWATA

岩田浩明(いわたひろあき)は、日本のデータサイエンティスト・計算科学者である。鳥取大学医学部 教授。…

人羅勇気 Yuki HITORA

人羅 勇気(ひとら ゆうき, 1987年5月3日-)は、日本の化学者である。熊本大学大学院生命科学研…

榊原康文 Yasubumi SAKAKIBARA

榊原康文(Yasubumi Sakakibara, 1960年5月13日-)は、日本の生命情報科学者…

遺伝子の転写調節因子LmrRの疎水性ポケットを利用した有機触媒反応

こんにちは,熊葛です!研究の面白さの一つに,異なる分野の研究結果を利用することが挙げられるかと思いま…

新規チオ酢酸カリウム基を利用した高速エポキシ開環反応のはなし

Tshozoです。最近エポキシ系材料を使うことになり色々勉強しておりましたところ、これまで関連記…

第52回ケムステVシンポ「生体関連セラミックス科学が切り拓く次世代型材料機能」を開催します!

続けてのケムステVシンポの会告です! 本記事は、第52回ケムステVシンポジウムの開催告知です!…

2024年ノーベル化学賞ケムステ予想当選者発表!

大変長らくお待たせしました! 2024年ノーベル化学賞予想の結果発表です!2…

“試薬の安全な取り扱い”講習動画 のご紹介

日常の試験・研究活動でご使用いただいている試薬は、取り扱い方を誤ると重大な事故や被害を引き起こす原因…

ヤーン·テラー効果 Jahn–Teller effects

縮退した電子状態にある非線形の分子は通常不安定で、分子の対称性を落とすことで縮退を解いた構造が安定で…

鉄、助けてっ(Fe)!アルデヒドのエナンチオ選択的α-アミド化

鉄とキラルなエナミンの協働触媒を用いたアルデヒドのエナンチオ選択的α-アミド化が開発された。可視光照…

実験器具・用品を試してみたシリーズ

スポットライトリサーチムービー

PAGE TOP