宇宙の低エネルギー電子研究が地球上での新科学技術を発展させる可能性

Tokyoウェルズリー大学の研究者たちは、氷の粒子を通過する宇宙線がどのように低エネルギーの電子を生成するかを研究しています。この電子は、生命の発展に重要な「プレバイオ分子」の形成を助けます。学部生のケネディ・バーンズさんが、チームの研究成果をアメリカ化学会の秋の会議で発表する予定です。

研究者たちは興味深い考えから出発しました。それは、低エネルギー電子が、宇宙空間での前生物分子を生成する化学反応を引き起こす際に、光子よりも重要である可能性があるというものです。この考えは、宇宙線が宇宙の氷を通過するとき、光子よりも多くの電子を生成することに気づいたことから生まれました。これを検証するために、科学者たちは実験室で宇宙の条件を再現し、この理論が正しいかどうかを確認しようとしました。彼らは次のようにして行いました。

• 彼らは、超高真空チャンバーと極低温に冷却された超純銅の基板を使用しました。
• 電子銃は、低エネルギーの電子を生成して爆撃を行いました。
• レーザー駆動のプラズマランプは、低エネルギーの光子を生成しました。
• 研究者たちは、ナノスケールの氷の膜上での化学反応を観察しました。

科学者たちは、低エネルギー電子がこれまで考えられていた以上に効率的に重要な分子を生成できることを発見しました。この新しい理解は、地球や木星の月であるエウロパのような氷に覆われた場所で生命の基本要素がどのように形成されるかについての考えを変えるかもしれません。

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地球上では、これらの発見には実用的な価値があります。低エネルギー電子は、放射線化学と水の分解を通じて過酸化水素や過酸化ヒドロキシルラジカルのような反応性分子を生成することができます。これらの分子は環境や人間の健康にとって有害です。それらの生成方法を理解することで、環境浄化の新たな手法や、がん放射線治療の改善など、医療の分野での応用が可能になります。

バーンズのチームは単なるシミュレーション以上のことを行っています。彼らは様々な種類の氷膜をテストし、初期生命の化学反応の多様性を探求しています。これにより、生命を支える分子がどのように形成されるかを理解する手助けとなるかもしれません。

この研究は、天体化学の理解を大きく進展させました。低エネルギー電子をモデルに組み込むことで、研究者たちは宇宙の氷の中での化学反応をより正確にシミュレートできるようになりました。国際的な研究機関との連携がさらなる進展に寄与しており、バーンズ氏はこれを「新たな宇宙時代」と呼んでいます。複数の助成金や財団に支えられたこの研究は、宇宙化学と地球化学の両方で新しい発見をもたらすことが期待されています。