炭素質隕石は、初期の地球にとって不可欠な有機化合物の供給源であり、一部の科学者は、これらの有機物が地球上の生命の起源に不可欠であったと考えています。ELSIの研究者を含む研究チームは、今回初めて、炭素質隕石から個々の有機分子を非接触型原子間力顕微鏡で可視化し、太陽系最古の有機化合物の構造を原子レベルの分解能で理解するための新しい方法を開発し、その成果をMeteoritics & Planetary Science誌に発表しました。

隕石は、太陽系の起源に関する手がかりを得ることができる重要なサンプルです。炭素質コンドライトは、入手可能な最も原始的な太陽系材料の１つです。1969年にオーストラリアのビクトリア州マーチンソンの近くに落下したマーチンソン隕石は、最もよく研究されている炭素質コンドライトです。

スイスのIBM基礎研究所が率いる研究チームは、東京工業大学地球生命研究所（ELSI）のHenderson James Cleaves特任教授をはじめ、NASA、スペインのサンティアゴ・デ・コンポステラ大学、フランスのノルマンディー大学、エクス・マルセイユ大学、フランス大学研究所の研究者らと共同研究を行い、マーチソン炭素質隕石から個々の有機分子の画像を直接AFMで取得することに初めて成功しました。これにより、太陽系最古の有機化合物の構造を原子レベルの分解能で理解する新たな道が拓かれました。

研究チームが使用したのはCOを先端に結合させた探針を用いた非接触型原子間力顕微鏡（AFM）です。未処理のマーチンソン隕石では、AFMでは識別できない小さな分子が含まれ、高い解像度の撮影像を得ることができませんでしたが、有機溶媒を使用して、粉砕および抽出ステップをいくつか経ることで、サイズの大きな有機化合物が豊富な画分を分離することで、AFMで分解できる分子の割合が増加しました。

研究チームが直接可視化できた分子は、複雑な多環芳香族炭化水素と脂肪族鎖でした。これまでの研究から、これらの分子はマーチンソン隕石に存在することがすでに示唆されていましたが、今回の研究によってその存在が直接確認されました。

本研究により、研究チームは隕石から個々の有機分子を画像化し識別するためにAFMを用いることができるということを証明し、また新しい試料の抽出・準備方法を開発しました。