[論文レビュー] Polymer amide as a carrier of 15N in Allende and Acfer 086 meteorites

Maclolm W McGeoch, Tomáš Šamořil+2 more|arXiv (Cornell University)|Nov 15, 2018

Astro and Planetary Science参考文献 1被引用数 7

ひとこと要約

本研究では、焦点線ビームマシニングと負イオン質量分析法を用いて、アレンデおよびアッファーフ086の炭素含有隕石における余剰15Nの主なキャリアとしてポリマーイミドを特定した。それぞれのδ15N値は410 ± 220‰および1,015 ± 220‰であり、1:2のC2:CNイオン強度比は-CCN-骨格構造を支持しており、これはポリマーイミドが15Nに富んだ宇宙線由来の有機物の主要な構成要素であることを示している。

ABSTRACT

Polymers of amino acids have been found in Allende and Acfer 086, with extra-terrestrial origin evidenced by isotopically enhanced satellite peaks in the 800-1200 Dalton mass range. The present work employs focused ion beam milling of micron scale powder to generate negative ion spectra containing CN ions at masses 26 and 27 for 15N determination. Respectively, for CN ions, Allende and Acfer 086 show delta 15N = 410 +/- 220 per mil and 1,015 +/- 220 per mil in the powder samples. We measure an exact 1:2 ratio of C2 to CN negative ions that is consistent with ion beam fragmentation of a polymer amide -CCN- backbone into diatomic fragments. It is inferred that polymer amide comprises a large part of the 15N bearing organic material in this CV3 meteorite class.

研究の動機と目的

• 原始的隕石アレンデおよびアッファーフ086に見られる同位体的に富んだ15Nの分子的キャリアを同定すること。
• 高精度な負イオン質量分析法を用いて、有機相における窒素の同位体組成を特定すること。
• 分子イオンの断片化パターンを分析することで、15Nの富化の構造的起源を解明すること。
• ポリマーイミド構造が、これらの宇宙線由来有機物に観察された15N異常を引き起こしているかどうかを検証すること。

提案手法

• 微量の粉体を採取するため、汚染を最小限に抑えながら同位体の完全性を保持する目的で、焦点線ビーム（FIB）マシニングを用いた。
• 15Nの同定に寄与するCN⁻イオン（m/z 26：¹²C¹⁴Nおよびm/z 27：¹²C¹⁵N）を負イオン質量分析法で検出した。
• 繰り返し単位として-CCN-を有するポリマーイミド骨格の存在を推定するために、C₂⁻とCN⁻イオンの強度比を測定した。
• 統計的解析から得られた不確実性を用いて、大気中の窒素を基準としてδ表記による同位体濃度を計算した。
• アミノ酸ポリマーの先行検出に基づき、800–1200 Daの質量範囲における分子イオンがポリイミドに一致することを分析した。
• 理論的断片化と一致する1:2のC₂:CNイオン強度比が観察されたことから、構造的同定が裏付けられた。

実験結果

リサーチクエスチョン

• RQ1 アレンデおよびアッファーフ086隕石に観察された15Nの富化を引き起こす分子的キャリアは何か？
• RQ2 有機相における窒素の同位体シグネチャを十分な精度で測定することで、分子構造を推定できるか？
• RQ3 観察されたC₂⁻対CN⁻イオン強度比は、有機マトリックス内にポリマーイミド構造が存在することを支持するか？
• RQ4 ポリマーイミドは、CV3隕石における全15N含有有機物の何パーセントを占めているか？
• RQ5 これらの隕石に見られる15Nの富化は、ポリマーイミドフレームワーク内で形成された恒星間または前太陽系のプロセスに起因していると整合的か？

主な発見

• アレンデのδ15N値は410 ± 220‰であり、顕著な窒素同位体の富化を示している。
• アッファーフ086のδ15N値は1,015 ± 220‰であり、アレンデよりも顕著に15Nが富んでいる。
• C₂⁻とCN⁻イオン間の一貫した1:2の強度比が観察され、-CCN-ポリマーイミド骨格の存在を支持している。
• 800–1200 Daの分子量範囲における15Nの主なキャリアとしてポリマーイミドが推定された。
• 同位体データおよびイオン断片化パターンは、有機物が前太陽系または恒星間起源であることに整合的である。
• 本研究では、ポリマーイミドがこれらのCV3隕石における15N含有有機物の主要な構成要素であると結論づけた。