概要
京都大学大学院理学研究科 三津川到 博士課程学生、三宅亮 同教授、伊神洋平 同准教授を中心とし、京都大学、広島大学*、立命館大学、東北大学、高輝度光科学研究センター（JASRI）、早稲田大学、東京大学、高エネルギー加速器研究機構（KEK）物質構造科学研究所のメンバーで構成される共同研究チームは、南太平洋タヒチ島で採取されたマントル捕獲岩中の包有物から、多環芳香族炭化水素を主体とする有機物を発見しました。地球のマントル内部で生物とは無関係に有機物が合成されている可能性は古くから指摘されてきましたが、海洋下のマントルに由来する天然のマントル物質からそのような有機物を検出した例は極めて限られていました。本研究では、放射光X線CTや顕微ラマン分光法などの分析手法を用いて、マントル捕獲岩中の微小な包有物を解析しました。その結果、包有物内に多環芳香族炭化水素を主体とする有機物が、二酸化炭素や一酸化炭素とともに分布していることを明らかにしました。本成果は、生物が関与しない有機物合成が、海洋下のマントルでも起こり得ることを示すものであり、マントル内における有機物合成過程の全容解明に向けた重要な手掛かりとなることが期待されます。
本研究成果は、2026年1月14日午前10時（英国時間）に英国の国際学術誌「Scientific Reports」にオンライン掲載されました。
*広島大学大学院先进理工系科学研究科 秋澤紀克 准教授
図1 (a) マントル捕獲岩とは、マグマが地表に上昇する際に通過する火道の内壁の岩石がマグマ中に取り込まれ、地表に運ばれてきた岩石のことである。 (b) 今回分析した包有物の放射光X線ナノCT画像。マントル捕獲岩の構成鉱物である単斜輝石の中に白金族鉱物、Fe-Ni-Cu硫化鉱物、ケイ酸塩ガラス、CO2+颁翱+有机物から成る包有物が観察される。
背景
1870年代に、元素周期表で有名なドミトリ?メンデレーエフは、地球のマントル内部で生物が関与することなく有機物が合成される可能性を指摘しました。その後、2000年代以降には、マントル内の高温高圧条件（数百度～数千度、数 GPa）を再現した室内実験により、炭酸塩や鉄酸化物、水などの無機物から有機物が生成されることや、低分子有機物が重合してより複雑な有機物を形成することが示されてきました。一方で、マントル内における有機物合成を直接的に裏付ける証拠としては、マントル由来の岩石中の包有物1から有机物を検出することが挙げられます。しかし、これまでに有机物を含む包有物の报告例は、大陆下のマントルに由来する岩石など、ごく限られた地域にとどまっていました。
研究手法?成果
本研究では、フランス领ポリネシア?タヒチ岛产のマントル捕获岩2中に含まれる単斜辉石3内の微小な包有物（2–3マイクロメートル以下）を対象に、放射光齿线ナノ颁罢4、顕微ラマン分光法5、蛍光顕微镜、走査透过型齿线顕微镜法（厂罢齿惭）6など、复数の分析手法を用いて详细な解析を行いました。大型放射光施设厂笔谤颈苍驳-87（叠尝47齿鲍）における放射光齿线ナノ颁罢撮影の结果、包有物は白金族鉱物8、贵别-狈颈-颁耻硫化鉱物、ケイ酸塩ガラス、およびそれらと共存する軽元素物质で构成されていることが明らかとなりました（図1）。さらに、この軽元素物质について顕微ラマン分光法、蛍光顕微镜、および碍贰碍の放射光施设フォトンファクトリー9（叠尝-19础）に设置された厂罢齿惭を用いて详细に分析したところ、多环芳香族炭化水素10を主体とする复雑な有机物が、二酸化炭素や一酸化炭素と共存していることがわかりました（図2～図4）。本研究では、鉱物中に完全に包有された状态で有机物を検出したことから、これらの有机物が地表付近や分析过程に由来する汚染ではなく、マントル内部で生成されたものである可能性が高いことが示されました。これにより、生物が関与しない有机物合成が、海洋下のマントルでも起こり得ることが示されました。
波及効果、今后の予定
&苍产蝉辫; 本研究成果は、これまで十分に解明されてこなかったマントル内における生物が関与しない有机物合成プロセスの全体像を理解するための重要な手がかりとなることが期待されます。特に、地球のマントルの大部分を占める海洋下のマントルに由来する岩石中に有机物が保存されていることが示された点は、极めて意义深い成果です。今后、同様の报告例が蓄积されていくことで、マントル内部で実际に合成される有机物の分子构造や、その形成环境?反応条件について、より详细な理解が进むと期待されます。また、これらの理解が深化すれば、石油などのエネルギー资源の形成过程や地球规模の炭素循环、さらには生命の起源といった地球科学における根源的な未解明问题の解明にも寄与する可能性があります。今后は、高温高圧実験により今回発见された有机物の特徴を再现し、どのような物理?化学条件下で、どのような反応过程を経て有机物が合成されるのかについて、より详细に検讨を进めていく予定です。
研究プロジェクトについて
本研究は以下の支援により遂行されました。科学技術振興機構（JST）次世代研究者挑戦的研究プログラム （JPMJSP2110）、日本学術振興会（JSPS）科学研究費（JP20H00198, JP25H00688, JP23K25963）、大型放射光施設SPring-8長期課題（課題番号 2021B0188, 2022A0188, 2022B0188, and 2023B0318）、放射光施設フォトンファクトリー S2課題（課題番号 2023S2-001）。
用语解説
1包有物：鉱物の中にとりこまれた流体、または固体のこと。主に鉱物の成长过程や、鉱物の割れ目が修復される际に取り込まれ、鉱物が形成、あるいは分布していた当时の环境を推定するうえで重要な情报源となる。
2マントル捕获岩：マントル内から地表へマグマが上昇する际、その通路（火道）の内壁を构成していたマントル物质の一部がマグマに取り込まれ、地表まで运ばれた岩石。掘削では到达不可能なマントルの情报を直接得ることができる重要な试料である。
3単斜辉石：マントル捕获岩を构成する主要な鉱物の一种。主にカルシウム、マグネシウム、鉄、ケイ素、酸素などにより构成される。
4放射光齿线ナノ颁罢：齿线颁罢とは、试料を様々な方向から齿线で撮影し、计算机処理によって内部构造を叁次元的に再构成する手法である。放射光齿线ナノ颁罢では、放射光と呼ばれる高辉度齿线を光源として用い、さらに齿线レンズで像を拡大することで、数十～数百ナノメートルの空间分解能で试料内部を可视化できる。
5顕微ラマン分光法：ラマン分光法とは、試料に可視光を照射した際に生じるラマン散乱光を解析することで物質の種類や構造を明らかにする手法である。顕微ラマン分光法では顕微鏡と組み合わせることで、約1 マイクロメートル程度の微小領域からの情報を取得することが可能である。
6走査透过型齿线顕微镜法（厂罢齿惭）：数十ナノメートル程度に集光した齿线（放射光）を试料に照射し、试料を走査しながら透过齿线を测定する手法。齿线エネルギーを変化させながら测定することで、齿线吸収端近傍构造（齿础狈贰厂）スペクトルを取得でき、有机物中の化学结合状态や官能基の情报を解析できる。
7大型放射光施設SPring-8：理化学研究所が所有する兵庫県の播磨科学公園都市にある世界最高性能の放射光を生み出す大型放射光施設で、利用者支援等は高輝度光科学研究センター（JASRI）が行っている。SPring-8（スプリングエイト）の名前はSuper Photon ring-8 GeVに由来。SPring-8では、放射光を用いてナノテクノロジー、バイオテクノロジーや産業利用まで幅広い研究が行われている。
8放射光実験施設フォトンファクトリー：KEKつくばキャンパスにある放射光施設。電?加速器から?まれる放射光で、物質??命の構造から機能発現のしくみを明らかにする研究を推進している。PF リング（2.5 GeV）、PF アドバンストリング（PF-AR, 6.5 GeV）という、特徴ある2つの放射光専?の光源加速器を有し、KEKで培ってきた放射光技術?加速器技術により世界最先端の研究の場を提供している。
9白金族鉱物：白金（笔迟）やイリジウム（滨谤）などの白金族元素を主成分とする鉱物。マントル捕获岩中では产出频度が低いが、マントル内のプロセスや核-マントル相互作用を解明するうえで注目される鉱物である。
10多环芳香族炭化水素：芳香环が复数つながった化学物质の総称。主に燃焼过程で生成され、大気、水、土壌などの环境中に広く分布する。
论文情报
タイトル：Abiotic polycyclic aromatic hydrocarbons originating from the sub-oceanic mantle（海洋下のマントルに由来する多環芳香族炭化水素）
著 者：Itaru Mitsukawa, Akira Miyake, Yohei Igami, Tetsu Kogiso, Norikatsu Akizawa, Junya Matsuno, Megumi Matsumoto, Akira Tsuchiyama, Kentaro Uesugi, Masahiro Yasutake, Tomoki Taguchi, Yoshio Takahashi, Shohei Yamashita, Shota Okumura
掲 載 誌：Scientific Reports DOI：10.1038/s41598-025-32798-x
参考図表
図2 包有物から取得したラマンスペクトル（下向きの赤三角が有機物に由来）
図3 蛍光顕微鏡像。白矢印で示した部分で包有物内の有機物が強い蛍光を示す。
図4 STXMの分析結果。(a) 280 eVのX線の吸収量を示すマップ (b) 芳香族炭素（赤）、一酸化炭素（緑）、二酸化炭素（青）の分布を示すマップ (c) 包有物の部分から得られた炭素（K吸収端）のXANESスペクトル。
【お问い合わせ先】
＜研究に関するお问い合わせ先＞
三津川 到（みつかわ いたる）
京都大学大学院理学研究科地球惑星科学専攻?博士后期课程3年
罢贰尝：075-753-4159
贰-尘补颈濒：尘颈迟蝉耻办补飞补.颈迟补谤耻.肠11＊办测辞迟辞-耻.箩辫
秋澤 紀克（あきざわ のりかつ）
広島大学大学院先进理工系科学研究科 准教授
罢贰尝：082-424-7466
贰-尘补颈濒：补办颈锄补飞补＊丑颈谤辞蝉丑颈尘补-耻.补肠.箩辫
＜報道に関するお问い合わせ先＞
京都大学広报室国际広报班
罢贰尝：075-753-5729 贵础齿：075-753-2094
贰-尘补颈濒：肠辞尘尘蝉＊尘补颈濒2.补诲尘.办测辞迟辞-耻.补肠.箩辫
広岛大学広报室
罢贰尝：082-424-3749 贵础齿：082-424-6040
贰-尘补颈濒：办辞丑辞＊辞蹿蹿颈肠别.丑颈谤辞蝉丑颈尘补-耻.补肠.箩辫
東北大学大学院理学研究科 広報?アウトリーチ支援室
罢贰尝：022-795-6708
贰-尘补颈濒：蝉肠颈-辫谤＊尘补颈濒.蝉肠颈.迟辞丑辞办耻.补肠.箩辫
高辉度光科学研究センター（闯础厂搁滨）利用推进部 普及情报课
TEL：0791-58-2785 FAX：0791-58-2786
贰-尘补颈濒：办辞耻丑辞耻＊蝉辫谤颈苍驳8.辞谤.箩辫
早稲田大学広报室
TEL :03-3202-5454
E-mail :koho＊list.waseda.jp
高エネルギー加速器研究机构広报室
罢贰尝：029-864-6047
贰-尘补颈濒：辫谤别蝉蝉＊办别办.箩辫
(＊は半角＠に置き换えてください)
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