Toshihiro Yoshimura，副首席研究员，Yoshinori Takano，高级研究员，日本海洋地球科学技术机构海洋功能利用部门生物地球化学中心（主席：Hiroyuki Yamato，以下简称“JAMSTEC”），Hiroshi Naraoka，九州大学理学院，国立大学法人教授的国际联合研究小组包括科学研究生院，东京大学、米乐m6官方网站、Horiba Advanced Techno Co, Ltd、Horiba Techno Service Co, Ltd 和 Thermo Fisher Scientific。我们与日本集团、北海道大学和东京工业大学的研究人员一起，从小行星龙宫的样本中提取了可溶性成分，并进行了精确的化学分析，以澄清其成分和含量。
小行星龙宫是在地球诞生之前保留了整个太阳系化学成分的原始天体之一。到目前为止，隼鸟2号的初步分析已经揭示了多种性质、含量、历史等，但可溶性成分中离子成分的物质信息仍不清楚。
在这项研究中，我们从小行星龙宫的样本中提取了可溶性成分，并在无机和有机分子水平上进行了精确的化学分析。因此，热水提取物反映了最易溶解的成分，含有钠离子 (Na+)被发现富含钠离子，可作为电解质稳定矿物质和有机物质的表面电荷，并且一些被认为通过与有机分子结合而沉淀为钠盐。提取物中还发现了各种有机硫分子。人们认为，通过溶解在小行星龙宫上的水中并改变其化学状态，它已经化学演化成多种有机硫分子。
这一结果不仅揭示了早期太阳系中物质的演化，而且还为回答这个大问题提供了重要的知识，即物质的演化如何导致最终导致生命诞生的化学过程。
该成果于2023年9月18日（日本时间）发表在科学杂志《自然通讯
小行星探测器隼鸟 2 号返回地球的样本含有来自小行星龙宫的盐和一组新的硫分子 (©JAMSTEC)
小行星龙宫 (H2O)被认为在太阳系演化过程中反复冻结和解冻，洗脱矿物质中所含的盐并将其沉淀。通过分析可溶性成分，可以了解最初的“盐”是如何形成的。
标题：小行星 162173 Ryugu 中原始盐和有机硫分子的化学演化
作者：吉村久宏1*，高野芳树1*，奈良冈宏2，古贺敏树1，荒冈大辅3，小川菜菜子1，菲利普·施米德科普林4,5，诺伯特·哈特科恩4，大场泰弘6，杰森·德沃金7，何塞·阿庞特7，吉川武明8，田中悟9，大河内直彦1，桥口美奈子10，汉娜·麦克莱恩7，埃里克·帕克7，酒井三郎1，山口美穗子11，铃木贵宏11，横山哲也12，加本尚义13，中村智树14，野口隆明15，冈崎贵2，薮田光16，坂本加奈子17，矢田达17，西村幸宏17，中藤爱子17，宫崎晶子17，瑜伽田佑美17，安倍晋三17，冈田龙明17，臼井宏宏17，吉川诚17，佐伯隆久17，田中聪17，照井冬人18，中泽晓17，渡边诚一郎10，津田雄一17，橘正吾17,19，Hayabusa2 可溶性有机物初步分析小组
1国家海洋地球科学技术局
2国立大学法人九州大学理学研究科
3国立产业技术综合研究所
4慕尼黑亥姆霍兹中心，分析生物地球化学，德国
5慕尼黑工业大学，分析生活化学，德国
6北海道大学低温科学研究所
7美国 NASA 戈达德太空飞行中心太阳系探索部门
8堀场先进技术有限公司
9堀场技术服务有限公司
10国立大学法人名古屋大学环境研究科
11Thermo Fisher Scientific 日本集团
12国立大学法人东京工业大学理学院
13国立大学法人北海道大学理学研究科
14国立大学法人东北大学理学研究科
15国立大学法人京都大学理学研究科
16国立大学法人广岛大学尖端科学与工程研究生院
17日本宇宙航空研究开发机构
18神奈川工业大学
19国立大学法人、东京大学、科学研究生院、空间与行星科学研究所
* 共同主要作者
小行星龙宫是一颗属于C型（富碳）的原始小行星，是小行星带中最典型的小行星。早期太阳系中没有行星，原始星子和气体漂浮在整个太阳系中。此后，由于引力而形成行星，太阳系内形成的第三颗行星是地球，小行星龙宫被认为成为小行星带的一部分，而没有被纳入行星系统。在利用小行星探测器隼鸟 2 号收集样本并返回地球后，最初的研究小组利用尖端分析来阐明这颗小行星的各种属性、内容和历史。然而，龙宫的可溶性成分的含量、成分和化学性质仍然未知。
阐明小行星龙宫化学演化的关键关键词是“水、有机物、矿物质和历史（热历史）”。2023 年 2 月 24 日报告：2023 年 5 月 30 日报告）。我们的研究小组研究初级有机物的形状和分子进化（2023 年 3 月 22 日报告：2022 年 4 月 27 日报道）、水质改变(*1)创造的“原始盐”（本报告）。2020 年 11 月 27 日报告）。
在这项研究中，使用热水、有机溶剂、弱酸（甲酸）和强酸（盐酸）逐步提取龙宫样品（图1）的可溶性成分，并使用离子色谱法和超高分辨率质谱法精确分析所得成分的阳离子、阴离子和离子性有机物质。结果表明，反映了最易溶解成分的化学成分的热水提取物富含钠离子（图2）。钠离子充当稳定矿物质和有机物表面电荷的电解质，其中一些还充当稳定矿物质和有机物表面电荷的电解质。2023 年 2 月 24 日报道)被认为通过离子键形成钠盐。
此外，通过分析检测到的硫分子种类与宽价态离子种类（图3）和沉淀的无机盐共存。小行星Ryugu最初含有还原性铁和镍硫化物，但它们的化学状态因水蚀变而发生变化（图4），人们认为它们化学演化成各种具有亲水性和两亲性的含硫有机分子。此外，新发现了一组可转化为难溶硫同素异形体的亚稳态亲水硫分子（图5），并记录了各种化学反应的痕迹。
这项研究的结果揭示了地球诞生之前太阳系中的原生物质是如何存在的，以及它们在早期太阳系中是如何演化的，被认为是探索构成地球、海洋和地球生命的物质的化学演化路径的重要发现。这些材料是隼鸟二号项目 (2022 年 2 月 11 日报道)的“新鲜小行星样本”带来的一项了不起的研究成果。
图 1 从小行星 Ryugu (162173) 收集的两个室的初始样本照片（左侧是第一次着陆期间收集的 A 室样本的样本 ID：A0106；右侧是第二次着陆期间收集的 B 室样本的样本 ID：C0107，其中包含 Ryugu 的地下材料）。其中，本研究使用样品ID A0106（1308 mg）和C0107（1073 mg）进行多步提取并进行精确的化学分析。这张照片是在样品分发之前在 JAXA 管理设施的洁净室中拍摄的。
图2显示了提取物中每种阳离子与镁、钙、钠和钾总摩尔浓度的摩尔比。每个都显示浓度朝着蓝色箭头方向增加。 Ryugu A0106和C0107为红色，坠落地球的CI陨石（Orgueil陨石，与Ryugu属于同一陨石类型）为黄色，其他典型碳质陨石（Cung陨石，CM陨石）以浅蓝色显示，对照实验中使用的陆地蛇纹岩以橄榄色显示。用于提取的溶剂和提取物的类型显示在右上方的图例中。作为参考，整个太阳系的丰度比用星号表示。龙宫的热液提取物绘制在左下角，揭示了钠含量非常丰富的成分。
图 3 本研究中通过离子色谱和超高分辨率质谱检测到的天然硫物质和龙宫硫物质（橙色框）。深蓝色箭头是预测的化学反应路线（箭头），红线是无机离子到这些含硫有机物的酯化反应等反应路线，紫色线是硫的同素异形体（S8)显示了稳定反应途径。
图 4 小行星 Ryugu 样本提取物的氢离子浓度 (pH)。图(A)显示了使用样品A0106和C0107在极小范围内的pH测量结果，图(B)显示了相同范围内的酸性、中性和碱性标准水溶液的结果。这种氢离子浓度（pH）的超精细尺度（微升尺度）测量是由日本海洋地球科学技术机构、Horiba Advanced Techno Co, Ltd和Horiba Techno Service Co, Ltd共同研究进行的。
图 5 从小行星 Ryugu 样本的热液提取物中新发现的一组有机硫分子的结构。显示了通过离子色谱/高分辨率质谱鉴定的连多硫酸、烷基磺酸、烷基硫代磺酸、羟烷基磺酸和羟烷基硫代磺酸的一些代表性结构。从离子有机化合物中寻找新化合物的开发是日本海洋地球科学技术机构和赛默飞世尔科学日本集团之间的联合研究。
这一成就的关键之一是尖端的分析技术，能够在超痕量、分子水平和元素水平上进行高精度评估。这种技术基础设施被认为不仅有助于学术研究的连锁反应，而且还有助于满足社会需求，例如对未知特性的样品进行质量测试，以及创建将产生创新研究和开发的知识库。
NASA 是隼鸟 2 号项目的联合机构，目前由美国领导小行星样本返回任务“OSIRIS-REx”(*2) 正在进行中。与此同时，日本 JAXA 处于领先火星卫星返回计划样本“MMX”(*3)。未来，作为地球诞生之前太阳系物质科学的一部分，我们希望加深对分子演化的综合理解（图6），包括盐类等可溶性成分的组成以及新发现的有机硫分子的性质。
图 6 碳质小行星 Ryugu 的有机天体化学科学概述以及作为多方面方法概念的“水、有机物、矿物质和历史（热历史）”的相互作用（＊4）。它包括迄今为止在 Ryugu 样品中发现的外消旋氨基酸和核碱基的分子信息，以及可溶性有机物 (SOM) 和不溶性有机物 (IOM) 的特性。 Hayabusa2 可溶性有机团队的文献（2023 年 5 月 30 日报告：其中，本报告是根据参考文献 17（相当于 Yoshimura 等人）创建的。