2022年11月24日
北海道大学
理化学研究所
ポイント
●極低温氷表面に存在するOHラジカルの振る舞い（動き）を調べる手法を開発。
●OHラジカルが氷表面を動き出す温度を測定。
●宇宙に浮遊する氷微粒子上で、分子進化が加速する温度が明らかに。
概要
北海道大学低温科学研究所の渡部直樹教授らの研究グループは、理化学研究所仁科加速器科学研究センターの中井陽一専任研究員と共同で、新たに開発した手法を用いて、極低温氷表面でOHラジカルが動き始める温度を調べることに成功しました。
OHラジカルは水分子（H2O）から水素原子（H）が一つ取れたもので、非常に化学反応を起こしやすい性質を持っています。宇宙空間に浮遊する極低温の氷微粒子表面にはOHラジカルが大量に存在し、有機分子を含む様々な分子の生成に大きな役割を果たすと考えられています。つまり、OHラジカルは宇宙における分子の進化の鍵を握る化学種ということができます。しかし、OHラジカルは氷表面に比較的強く結合しているため、氷微粒子の温度が上がり、それが表面を動き回る温度になったとき初めて分子進化は活性化します。宇宙の環境に近い超高真空・極低温下における氷表面のOHラジカルを観測することは実験的に難しく、これまでOHラジカルが動き出す温度は明らかになっていませんでした。
研究グループは今回、その観測手法を新たに開発し、氷表面に存在するOHラジカルが動き出すのに必要なエネルギーを測定することに成功しました。その結果、極低温の宇宙環境に存在する氷微粒子表面では、およそ−237℃でOHラジカルの動きが活発化し分子進化が促進することが分かりました。今後は、OH以外の化学種でも同様の手法で氷表面での動きやすさを調べることで、宇宙の氷微粒子表面における分子進化の全容に迫ることが期待されます。
なお、本研究成果は、2022年11月14日（月）公開のAstrophysical Journal Letters誌に掲載されました。
論文名：Direct Determination of the Activation Energy for Diffusion of OH Radicals on Water Ice（OHラジカルの氷表面拡散に関する活性化エネルギーの測定）
URL：https://doi.org/10.3847/2041-8213/ac9d30
詳細はこちら
宇宙空間に浮遊する氷微粒子表面に存在するOHラジカルのイメージ図。 新たに開発した、氷表面のOHラジカルを高感度に検出する手法により、OHラジカルが氷表面を動き始める温度を決定することが可能となった。背景は実際の星間分子雲（馬頭星雲と呼ばれる有名な分子雲）の写真。
