所属
大学院環境学研究科 地球環境科学専攻 地球化学 教授
大学院担当
大学院環境学研究科
学部担当
理学部 地球惑星科学科
職名
教授
連絡先
ミムラ コウイチ
三村 耕一
MIMURA, Koichi
学位 1
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博士(理学) （ 1995年3月 名古屋大学 ）
研究キーワード 9
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プレカンブリアン
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進化
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衝撃反応
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生命の起源
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微生物
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有機物
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地球外物質
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隕石
-
二酸化炭素固定
研究分野 1
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その他 / その他 / 地球化学
現在の研究課題とSDGs 4
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宇宙と地球における有機物の進化
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大気中のCO2削減につながる技術開発
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有機物の衝撃反応
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太古代の微化石の形態とその多様性
経歴 5
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名古屋大学 環境学研究科 教授
2023年4月 - 現在
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名古屋大学環境学研究科 准教授
2007年4月 - 2023年3月
国名：日本国
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名古屋大学環境学研究科 助教授
2005年11月 - 2007年3月
国名：日本国
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名古屋大学環境学研究科 助手
2001年4月 - 2005年10月
国名：日本国
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名古屋大学理学部 助手
1994年4月 - 2001年3月
国名：日本国
学歴 2
-
名古屋大学 理学研究科 地球科学
1990年4月 - 1992年3月
国名： 日本国
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名古屋大学 理学部 地球科学科
1986年4月 - 1990年3月
国名： 日本国
所属学協会 2
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有機地球化学会 編集委員
2009年4月 - 現在
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日本地球化学会
2008年4月 - 現在
委員歴 1
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愛知県環境審議会 専門委員
2020年11月 - 現在
団体区分：自治体
受賞 5
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The Geochemical Journal Award of 2015
2015年8月 The Geochemical Society of Japan
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The Geochemical Journal Award of 2012
2012年6月 The Geochemical Society of Japan
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文部科学大臣表彰若手科学者賞
2005年4月 文部科学省
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東海学術奨励賞
2002年
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日本地球化学会奨励賞
1999年 日本地球化学会
論文 62
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Shock experiments with an l-alanine solution and implications for the cometary delivery of amino acids and dimers with enantiomeric excesses to the early Earth. 査読有り
Mimura K. and Okada R.
Geochim. Cosmochim. Acta 322 巻 頁： 58 - 70 2022年1月
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Polymerization Mechanism of Nitrogen-Containing Heteroaromatic Compound Under High-Pressure and High-Temperature Conditions 査読有り 国際共著 国際誌
Shinozaki Ayako, Mimura Koichi, Nishida Tamihito, Cody George D.
JOURNAL OF PHYSICAL CHEMISTRY A 125 巻 ( 1 ) 頁： 376 - 386 2021年1月
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Constraints on the thermal history of the Allende (CV3) meteorite by gradual and stepwise pyrolyses of insoluble organic matter 査読有り 国際誌
Mimura Koichi, Okumura Fumiaki, Harada Naomi
GEOCHEMICAL JOURNAL 54 巻 ( 4 ) 頁： 255 - 265 2020年
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Preface of "Frontiers in Geochemistry: Tribute to Professor Ryuichi Sugisaki" 査読有り 国際誌
Mimura Koichi
GEOCHEMICAL JOURNAL 54 巻 ( 4 ) 頁： 145 - 145 2020年
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Frontiers in Geochemistry: Tribute to Professor Ryuichi Sugisaki 査読有り 国際誌
Mimura Koichi, Mori Yasunori, Tanaka Tsuyoshi, Nagamine Koichiro, Yamamoto Koshi, Sugitani Kenichiro
GEOCHEMICAL JOURNAL 54 巻 ( 4 ) 頁： 147 - 158 2020年
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Decomposition and oligomerization of 2,3-naphthyridine under high- pressure and high-temperature conditions 査読有り 国際誌
Shinozaki Ayako, Mimura Koichi, Nishida Tamihito
SCIENTIFIC REPORTS 9 巻 2019年5月
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Speciation of Paleoarchean Life Demonstrated by Analysis of the Morphological Variation of Lenticular Microfossils from the Pilbara Craton, Australia 査読有り
Sugitani Kenichiro, Kohama Takashi, Mimura Koichi, Takeuchi Makoto, Senda Ryoko, Morimoto Hiroshi
ASTROBIOLOGY 18 巻 ( 8 ) 頁： 1057-1070 2018年8月
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Chiral gas chromatography of 2,5-diketopiperazines following a ring-opening derivatization method for complete isomeric separation. 査読有り
Mimura K., Okada R., and Nishida T.
J. Chromatogr. A 1566 巻 頁： 118-123 2018年6月
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Hydrogen and Hydrocarbon Gases, Polycyclic Aromatic Hydrocarbons, and Amorphous Carbon Produced by Multiple Shock Compression of Liquid Benzene up to 27.4 GPa. 査読有り
Mimura K., Nishida T.
J. Phys. Chem. A 121 巻 頁： 6471-6480 2017年8月
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Formation of amorphous hydrogenated carbon from compression of benzene
Shinozaki Ayako, Kagi Hiroyuki, Mimura Koichi
JOINT AIRAPT-25TH & EHPRG-53RD INTERNATIONAL CONFERENCE ON HIGH PRESSURE SCIENCE AND TECHNOLOGY, 2015 950 巻 2017年
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Pressure-induced freeze concentration of alanine aqueous solution as a novel field of chemical reaction. 査読有り
Takahashi S., Kagi H., Fujimoto C., Shinozaki A., Gotou H., Nishida T, and Mimura K.
Chem. Lett. 46 巻 頁： 334-337 2016年12月
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Stability and partial oligomerization of naphthalene under high pressure at room temperature. 査読有り
Shinozaki A., Mimura K., Nishida T., Inoue T., Nakano S., and Kagi H.
Chem. Phys. Lett. 662 巻 頁： 263-267 2016年10月
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Changes of chemical structure and composition of charcoal by radiocarbon pre-treatments: Decontamination by ABA and ABOx treatments. 査読有り
Tomiyama S., Minami M., Nakamura T., Mimura K., and Kagi H.
Radiocarbon 58 巻 ( 3 ) 頁： 565-581 2016年5月
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Peptide synthesis triggered by comet impacts: A possible method for peptide delivery to the early Earth and icy satellites. 招待有り 査読有り
Sugahara H., Mimura K.
Icarus 257 巻 頁： 103-112 2015年
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Pressure-induced oligomerization of alanine at 25 °C. 査読有り
Fujimoto C., Shinozaki A., Mimura K., Nishida T., Gotou H., Komatsu K., Kagi H.
ChemComm 2015年
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A Paleoarchean coastal hydrothermal field inhabited by diverse microbial communities: the Strelley Pool Formation, Pilbara Craton, Western Australia. 査読有り
Sugitani K., Mimura K., Takeuchi M., Yamaguchi T., Suzuki K., Senda R., Asahara Y., Wallis S., Van Kranendonk, M.
Geobiology 2015年
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Early evolution of large microorganisms with cytological complexity revealed by microanalyses of 3.4 Ga. organic-walled microfossils. 査読有り
Sugitani K., Mimura K., Takeuchi M., Lepot K., Ito S., Javaux E. J.
Geobiology 2015年
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三重県秩父帯阿曽カルストの石灰岩体から産出した円錐状コノドント． 査読有り
鈴木和博，三村耕一，稲垣伸二，竹内 誠
地質学雑誌 121 巻 頁： 179-183 2015年
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Glycine oligomerization up to triglycine by shock experiments simulating comet impacts. 査読有り
Sugahara H., Mimura K.
Geochem. J. 48 巻 頁： 51-62 2014年
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Shock-induced pyrolysis of amino acids at ultra high pressures ranged from 3.2 to 35.3 GPa. 査読有り
Sugahara H. and Mimura K.
J. Anal. Appl. Pyrolysis 108 巻 頁： 170-175 2014年
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Pressure-induced oligomerization of benzene at room temperature as a precursory reaction of amorphization. 査読有り
Shinozaki A., Mimura K., Kagi H., Komatsu K., Noguchi N., and Gotou H.
Journal of Chemical Physics 141 巻 頁： 084306 2014年
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Shock-induced pyrolysis of amino acids at ultra high pressures ranged from 3.2 to 35.3 GPa. 査読有り
Sugahara H., Mimura K.
J. Anal. Appl. Pyrolysis 108 巻 頁： 170-175 2014年
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Microfossil assemblage from the 3400 Ma Strelly Pool Formation in the Pilbara Craton, Western Australia: Results form a new locality. 査読有り
Sugitani K., Mimura K., Nagaoka T., Lepot K., and Takeuchi M.
Precambrian Research 226 巻 頁： 59-74 2013年
-
Texture-specific isotopic compositions in 3.4 Gyr old organic matter support selective preservation in cell-like structures. 査読有り
Lepot K., Williford K., Ushikubo T., Sugitani K., Mimura K., Spicuzza M., and Valley J.
Geochim. Cosmochim. Acta 112 巻 頁： 66-86 2013年
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Carbon isotopic analyses of ca. 3.0 Ga microstructures imply planktonic autotrophs inhabited Earth's early oceans. 査読有り
House C. H., Oehler D. Z., Sugitani K., and Mimura K.
Geology 2013年
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石灰岩のコノドント検出を容易にするアリザリンレッドS染色法の開発． 査読有り
鈴木和博・三村耕一
地質学雑誌 118 巻 頁： 236-239 2012年
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Another sea area separated from the Panthalassic Ocean in the Norian, the Late Triassic: the lowest Sr isotopic composition of the Ishimaki limestone in central Japan. 査読有り
Suzuki K., Asahara Y., Mimura K., and Tanaka T.
Chemie der Erde 72 巻 頁： 77-84 2012年
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Gradual and stepwise pyrolyses of insoluble organic matter from the Murchison meteorite revealing chemical structure and isotopic distribution 査読有り
Okumura F., Mimura K.
Geochimica et Cosmochimica Acta 75 巻 頁： 7063-7080 2011年9月
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衝撃によるマーチソン隕石中の水素・炭素同位体の挙動 招待有り 査読有り
三村耕一
遊星人 20 巻 ( 2 ) 頁： 169-176 2011年4月
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Biogenicity of morphologically diverse carbonaceous microstructures from the ca. 3400 Ma Strelley Pool Formation, in the Pilbara craton, western Australia. 査読有り
Sugitani, K., Lepot, K., Nagaoka, T., Mimura, K., Van Kranendonk, M., Oehler, D. Z., Walter, M. R.
Astrobiology 10 巻 頁： 899-920 2010年10月
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A systematic rare-earth elements and yttrium study of Archean cherts at the Mount Goldsworthy greenstone belt in the Pilbara Craton: Implications for the origin of microfossil-bearing black cherts. 査読有り
Sugahara H., Sugitani K., Mimura K., Yamashita F., Yamamoto K.
Precambrian Research 177 巻 頁： 73-87 2010年
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Three dimensional morphological and textural elaboration of Archean putative microfossils from the northeastern Pilbara Craton: Indications of biogenicity of large (>15µm) spheroidal and spindle-like structures. 査読有り
Sugitani, K., Grey, K., Nagaoka, T., Mimura, K.
Astrobiology 9 巻 頁： 603-615 2009年
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*Taxonomy and biogenicity of Archaean spheroidal microfossils (c. 3.0 Ga) from the Mount Goldsworthy–Mount Grant area in the northeastern Pilbara Craton, Western Australia. 査読有り
Sugitani, K., Grey, K., Nagaoka, T., Mimura, K., Walter, M.R.
Precambrian Research 173 巻 頁： 50-59 2009年
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Origin and deposition of organic matter in continental chert of the Middle Permian Gufeng Formation in the northern Yangtze platform. 査読有り
Takebe M., Kametaka M., Takayanagi Y., Mimura K., Sugitani K. and Yamamoto K.
Sedimentary Geology 210 巻 頁： 141-148 2007年
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Estimation of paleotemperature from racemization of aspartic acid in combination with radiocarbon age. 査読有り
Minami M., Takeyama M., Mimura K. and Nakamura T.
Nucl. Instr. and Meth. in Phys. Res. B. 259 巻 頁： 547-551 2007年
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Geochemical mapping in Aichi Prefecture, Japan: Its significance as a useful dataset for geological mapping. 査読有り
Yamamoto K., Tanaka T., Minami M., Mimura K., Asahara Y., Yoshida H., Yogo S., Takeuchi M., and Inayoshi M.
Applied Geochemisty 22 巻 頁： 306-319 2007年
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*Diverse microstructures from Archaean chert form the Mount Goldsworthy - Mount Grant area, Pilbara Craton, Western Australia: microfossils, dubiofossils, or pseudofossils? 査読有り
. Sugitani K., Grey K., Allwood A. C., Nagaoka T., Mimura K., Minami M., Marchall C. P., Van Kranendonk M. J. and Walter M. R.
Precambrian Res. 148 巻 頁： 124-147 2007年
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*Selective release of D and 13C from insoluble organic matter of the Murchison meteorite by impact shock. 査読有り
Mimura K., Okamoto M., Sugitani K., and Hashimoto S.
Meteoritics and Planetary Science 42 巻 頁： 347-355 2007年
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Geochemistry and sedimentary petrology of Archean clastic sedimentary rocks at Mt. Goldsworthy, Pilbara Craton, Western Australia: Evidence for the early evolution of continental crust and hydrothermal alteration 査読有り
Sugitani K., Yamashita F., Nagaoka T., Yamamoto K., Minami M., Mimura K., and Suzuki K.
Precambrian Res. 147 巻 頁： 124-147 2006年
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Application of Sr isotopes to geochemical mapping and provenance analysis: the case of Aichi Prefecture, central Japan 査読有り
Asahara Y., Ishiguro H., Tanaka T., Yamamoto K., Mimura K., Minami M., Yoshida H.
Applied Geochemisty 21 巻 頁： 419-436 2006年
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*Shock-induced isotopic evolution of hydrogen and carbon in meteorites 査読有り
Mimura K., Okamoto M., Nakatsuka T., Sugitani K., and Abe O.
Geophys. Res. Lett. 32 巻 頁： L11201 2005年
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Shock-induced dehydrogenation of polycyclic aromatic hydrocarbons with or without serpentine: implications for planetary accretion 査読有り
Mimura K., Toyama S., and Sugitani K.
Earth Planet. Sci. Lett. 232 巻 頁： 143-156 2005年
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*Behavior of polycyclic aromatic hydrocarbons at impact shock: its implication for survival of organic materials delivered to the early Earth 査読有り
Mimura K. and Toyama S.
Geochim. Cosmochim. Acta 69 巻 頁： 201-209 2005年
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Shock-induced pyrolysis of naphthalene and related polycyclic aromatic hydrocarbons (anthracene, pyrene, and fluoranthene) at pressures of 12-33.7 GPa 査読有り
Mimura K., Madono T., Toyama S., Sugitani K., Sugisaki R., Iwamatsu S., and Murata S.
J. Anal. Appl. Pyrolysis 72 巻 頁： 273-278 2004年
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Stratigraphy and sedimentary petrology of an Archean volcanic-sedimentary succession at Mt. Goldsworthy in the Pilbara Block, Western Australia: implications of evaporite (nahcolite) and barite deposition. 査読有り
Sugitani K., Mimura K., Suzuki K., Nagamine K., and Sugisaki R.
Precambrian Res. 120 巻 頁： 55-79 2003年
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3He/4He ratios in well gases in the Kinki District, southwest Japan: surface appearance of slab-derived fluids in non-volcanic area in Kii Peninsula. 査読有り
Matsumoto T., Kawabata T., Matsuda J., Yamamoto K., and Mimura K.
Earth Planet. Sci. Lett. 216 巻 頁： 221-230 2003年
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Shock-induced carbonization of phenanthrene at pressures of 7.9 to 32 GPa. 査読有り
Mimura K., Arao T., Sugiura M., and Sugisaki R.
Carbon 41 巻 頁： 2547-2553 2003年
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Stratigraphy and sedimentary petrology of an Archean volcanic-sedimentary succession at Mt. Goldsworthy in the Pilbara Block, Western Australia: implications of evaporite (nahcolite) and barite deposition. 査読有り
Sugitani K., Mimura K., Suzuki K., Nagamine K., and Sugisaki R.
Precambrian Research 120 巻 頁： 55-79 2003年
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Latitudinal change of normal paraffin composition in the northwest Pacific sediments 査読有り
Yamamoto K., Kurata Y., Takayanagi Y., Nishimura A., and Mimura K.
Marine Geology 196 巻 頁： 157-170 2003年
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マントル有機物に関する研究 招待有り 査読有り
三村耕一
地球化学 34 巻 頁： 225-241 2000年
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Depositional Environment of Sedimentary Rocks Inferred from Normal Fatty Acid Compositions(共著) 査読有り
Murayama M., Yamamoto K., and Mimura K.
Sedimentary Geology 125 巻 頁： 61-68 1999年
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Delineation of Background Laboratory Contamination in the Analysis of Trace Concentrations of Extractable Organic Materials in Crystalline Rocks by Soxhlet Extraction, Chromatography, and Gas Chromatography 査読有り
Mimura K. and Price L.C.
Geological Survey Open-File Report 99 巻 頁： 335 1999年
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Shock reaction of hexane at 77,193 and 273 K with special reference to shock pressures (共著) 査読有り
Mimura K., Kato M., Ohashi M., and Sugisaki R.
Shock Waves 8 巻 頁： 311-319 1998年
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Redox change in sedimentary environments of Triassic bedded cherts, central Japan : possible reflection of sea level change (共著) 査読有り
Sugitani K. and Mimura K.
Geological Magazine 135 巻 ( 6 ) 頁： 735-753 1998年
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Normal paraffins in shales as an indicator of depositional environment (共著) 査読有り
Yamamoto K., Okada T., Takayanagi Y., and Mimura K.
Geochimica et cosmochimica Acta 61 巻 ( 20 ) 頁： 4403-4410 1997年
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Synthesis of Polycyclic Aromatic Hydrocarbons from Benzene by Impact Shock : Its Reaction Mechanism and Cosmochemical Significance 査読有り
Sugisaki R. and Mimura K.
Geochimica et Cosmochimica Acta 59 巻 頁： 579-591 1995年
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Hydrocarbon Gases and Aromatic Hydrocarbons Produced by Impact Shock from Frozen Benzene : Cosmochemical Significance (共著) 査読有り
Mimura K., Ohashi M., and Sugisaki R.
Earth and Planetary Science Letters 133 巻 頁： 265-269 1995年
-
Mantle Hydrocarbons-Abiotic or Biotic? (共著) 査読有り
Sugisaki R. and Mimura K.
Geochimica et Cosmochimica Acta 58 巻 頁： 2527-2542 1994年
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Shock Synthesis of Light Hydrocarbon Gases from H2 and CO : Its Role in Astrophysical Processes (共著) 査読有り
Sugisaki R., Mimura K., and Kato M.
Geophysical Research Letters 21 巻 頁： 1031-1034 1994年
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Shock Synthesis of Polycyclic Aromatic Hydrocarbons from Benzene : Its Role in Astrophysical Processes (共著) 査読有り
Mimura K., Kato M., Sugisaki R., and Handa N.
Geophysical Research Letters 21 巻 頁： 2071-2074 1994年
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マントルに由来する岩石にともなう高分子炭化水素 査読有り
三村耕一
地球化学 27 巻 頁： 119-134 1993年
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Shock experiments with an L-alanine solution and implications for the cometary delivery of amino acids and dimers with enantiomeric excesses to the early Earth
Mimura Koichi, Okada Riku
GEOCHIMICA ET COSMOCHIMICA ACTA 322 巻 頁： 58 - 70 2022年4月
書籍等出版物 4
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Farrel Quartzite Microfossils in Goldsworthy Greenstone Belt, Pilbara Craton, Western Australia Additional Evidence for a Diverse and Evolved Biota on the Archean Earth. in STROMATOLITES
Sugitani K., Walter M., and Mimura K.（ 担当： 共著）
Springer Dordrecht Heidelberg London New York 2011年
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Shock reactions of carbon bearing materials and their cosmochemical significance.
High-Pressure Shock Compression of Solids (eds. Davison L., Horie Y., and Sekine T.), Springer, New York 2002年
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隕石に存在する有機物の生成過程を探る
三村耕一（ 担当： 単著）
（株）化学同人『化学』 2007年
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地球化学講座 地球化学実験法
（ 担当： 共著）
培風館 2010年7月
講演・口頭発表等 25
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Shock compression of organic matters. 招待有り 国際会議
Mimura K. and Sugahara H.
Deep Carbon Observatory Symposium in Yokohama
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Comet impacts as a driving force of glycine oligomerization. 国際会議
Mimura K. and Sugahara H.
nternational Astrobiology Workshop 2013
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出発温度を変えた衝撃回収実験
三村耕一
超高速衝突研究会
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衝撃によるマーチソン隕石中の水素・炭素同位体比の変化
三村耕一
衝突研究会、北海道大学
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マントル中に存在する有機物
三村耕一
日本地質学会第117年学術大会、富山
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広域変成作用に伴う岩石の元素組成の変化ー三波川帯泥質変岩を対象にして
藤原早絵子、山本鋼志、三村耕一
日本地球化学会年会
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ピルバラクラトン・マウントゴールズワージー地域に産出する含微化石チャートの年代とその意義
杉谷健一郎、中川内司、三村耕一、日高洋
日本地球化学会年会
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マーチソン隕石から得られた不溶性有機物の化学的構造
三村耕一、奥村文章
日本地球化学会年会
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太古代（＞3.0Ga)の微生物化石を含む黒色チャートの成因ー希土類元素からの考察
菅原春菜，杉谷健一郎，山本鋼志，三村耕一
日本地球化学会第55回年会
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Putative Archean Microfossils (>3.0 Ga) from the Mount Goldsworthy and Mount Grant Area in the Pilbara Craton, Western Australia: Taxonomic Reinterpretation and Implications for Ancient Biotic Diversity and Evolution. 国際会議
World Summit On Ancient Microscopic Fossils
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マーチソン隕石から得られた不溶性有機物の構造と水素・炭素同位体比の熱分解による検討
奥村文章，三村耕一，阿部理，橋本重将
日本地球化学会第54回年会
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Possible microfossils from the ~3.4 Ga Strelley Pool Chert, Pilbara Craton, Western Australia 国際会議
International Palaeontological Congress (IPC2006)
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Rare earth element geochemistry of carbonaceous black chert of 3.4 Ga Strelley Pool Chert at Mt. Goldsworthy and Mt. Grant, Pilbara Craton: Implications for environment of deposition and habitat of microbes on early Earth. 国際会議
Goldschmidt Conference
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衝撃による多環式芳香族炭化水素の反応とその地球科学的意義
三村耕一，外山誠司
第４７回高圧討論会
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隕石の衝撃脱ガスによる水素・炭素同位体比変化ーマーチソン隕石を用いてー
岡本道意，三村耕一，杉谷健一郎，阿部 理，橋本重将
日本地球化学会年会
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マーチソン隕石のマクロモレキュラーカーボンからの衝撃によるＤ，１３Ｃの選択的放出
三村耕一，岡本道意，杉谷健一郎，橋本重将，阿部 理
日本地球化学会年会
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衝撃によるマーチソン隕石からの水素の脱ガスと同位体比変化
岡本道意，杉谷健一郎，阿部 理，橋本重将，三村耕一
日本地球惑星科学連合２００６年大会
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衝撃によるマーチソン隕石の水素・炭素同位体比の進化
日本地球化学会年会
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衝撃時における多環式芳香族炭化水素の挙動とその宇宙化学的応用
三村耕一，外山誠司
日本地球化学会年会
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Field evidence for abiotic syntheses of organic matter in hydrothermal conditions 国際会議
the 12th Annual V.M. Goldschmidt Conference
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Shock reaction of phenanthrene 国際会議
the 12th Annual V.M. Goldschmidt Conference
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マントル有機物の起源に関する研究
三村耕一
日本地球化学会
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Characteristics and implications of organic compounds in mantle-derived rocks 国際会議
GSA annual meeting
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Widespread evidence of the hydrolytic disproportionation of organic matter in geologic systems via aqueous-based redox reactions 国際会議
GSA annual meeting
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Hydrocarnbons and oxygenated-organic compounds in high-temperature crystalline and ore-deposit rocks as related to hydrolytic disproportionation 国際会議
the Fifth International Symposium on Hydrothermal Reactions
科研費 13
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初期地球における特異的なリンの元素サイクルと前生物的代謝の成立
研究課題/研究課題番号：22H00163 2022年4月 - 2025年3月
科学研究費助成事業 基盤研究(A)
掛川 武, 古川 善博, 石田 章純, 三村 耕一, 大藤 弘明
担当区分：研究分担者
有機物が行う化学反応能力の中で最も重要なのがエネルギー蓄積・運搬能力であり、AT P(アノシン3リン酸)が担っている。前生物世界でATPを生成するためには岩石圏から リンを供給し、有機物と一体化させることが必要である。しかし初期地球におけるリンの 供給源や元素サイクル、化学的状態に関しては不明のままである。本研究では初期地球表 層環境中でリンが「特異的」元素循環を行い、その終着駅でATP形成したことを示す。
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初期地球の沈み込み帯浅部は生命誕生の場となりえたか？
研究課題/研究課題番号：22H00175 2022年4月 - 2025年3月
科学研究費助成事業
担当区分：研究代表者 資金種別：競争的資金
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研究課題/研究課題番号：21K18643 2021年7月 - 2023年3月
科学研究費助成事業 挑戦的研究(萌芽)
鍵 裕之, 三村 耕一, 奈良 雅之
担当区分：研究分担者
我々は、ホモキラリティが氷惑星・衛星内部の高圧環境でアミノ酸が重合する過程でもたらされた不斉増幅に起因するのではないかと言う仮説を持っている。本研究の目的はこの仮説を実験と分子シミュレーションの併用によって、証明することにある。高圧下でのアミノ酸の重合反応では、大きな立体障害によって著しい不斉増幅が起こる可能性が高い。そこで我々は、アミノ酸の種類と配列によっては、L体が選択されていく条件があるのではないかという発想に至った。本計画ではL体が濃縮する配列を網羅的、かつ分子シミュレーションに基づいて戦略的に見いだし、ホモキラリティの起源について従来にない全く新しい可能性を提案するものである。
本研究は、高圧条件でのアミノ酸の重合実験、生成物の構造解析、分子シミュレーションによるペプチドの立体構造と安定エネルギーの解析を繰り返しながら研究を進めていく。
光学異性体を持つアミノ酸の二量体にはLL, LD, DL, DDの組み合わせがあり、LLとDDは鏡像異性体である。地球外のアミノ酸はわずかにL体が過剰であるためLLはDDよりも多く存在しうる。これらの2量体にアミノ酸LとDの混合物が重合する過程で不斉濃縮が起こりうるかを観察していくのが本研究の概要である。
このような研究目標を達成するためには、高圧で得られた回収試料に含まれるペプチドのアミノ酸配列を精度良く定量分析することが必要である。
当該年度はアミノ酸の2量体、3量体について、異性体を厳密に識別してそれぞれのペプチドを定量分析する手法の開発に取り組んだ。先述したように二量体にはL体、D体を考慮すると４つの異性体がありうる。一方、３量体は８つの異性体が存在しうる。これらのペプチドの標準試料を固相ペプチド合成法で合成し、キラルカラムを装着したLC-MSで定量分析を試みた。クロマトフラフィーの保持時間で二量体、三量体の異性体を識別できるかを確認したが、いずれの試料についても一部のペプチドはLC-MSの条件を最適化しても分離が不可能な異性体が存在した。そこで、L体アミノ酸を重水素でラベリングすることで全てのペプチドが分離できるという着想を得て、実際にその手法を分析に取り入れて測定の可能性を検討した。既に定量分析が可能であることが明らかになり、早期に研究発表に進んでいきたい。
当初より困難が予想されたペプチド配列を識別しての精密な定量分析の手法について、概ね見通しが立ったため、概ね順調に進展したと言える。
今年度は高圧下でのアミノ酸の重合実験を行い、重水素ラベリングを併用した分析手法を導入して高圧力下での不斉増幅の可能性を定量的に評価していく。光学的に透明な高圧セルを用いて、高圧下でスペクトルをその場観察する試みも進めていく。 -
革新的バイオマーカー分析を柱としたシアノバクテリア・真核生物出現時期の制約
研究課題/研究課題番号：19H02013 2019年4月 - 2023年3月
科学研究費助成事業 基盤研究(B)
杉谷 健一郎, 石田 章純, 掛川 武, 三村 耕一, 大友 陽子
担当区分：研究分担者 資金種別：競争的資金
西オーストラリア・ピルバラ地塊のファレル珪岩層（約30億年前）とスティルリー・プール層（約34億年前）の大型微化石群について、シアノバクテリアや真核生物の出現が30億年前やそれ以前に溯るのではないかという仮説を検証するために、１）分離濃集した微化石を対象としたバイオマーカー抽出・分析を軸とし、その代謝特異性の曖昧さを補完するため、２）”In situ”炭素窒素・同位体比測定による代謝機能の制約、３）形態や産状の解析にもとづく生活環の復元と分類体系の構築、４）超微細構造等分析による生理学的制約を行う。
西オーストラリア・ピルバラ地塊から採取した太古代チャートからのバイオマーカーの抽出の結果、典型的バイオマーカー は検出できなかった一方で、セルロースの分解産物が検出された。セルロースは真核藻類やシアノバクテリアによって生産されるため重要な知見であるが、分析手順においてろ紙などを使っていたためコンタミネーションの可能性も排除できなかった。抽出微化石の同位体分析については大型球状微化石を中心として行った。薄い膜を有する標本、厚い膜を有する標本について予備的に分析した結果、それぞれ-30パーミル、-50パーミル程度の値を得た。前者についてはこれまで行われた他の形態の微化石と同程度の値であったが、後者のような極めて軽い値は今回初めて得られた。この値はメタン生成菌から得られるものと同程度であり、大型球状微化石の代謝の一端を明らかにする手がかりとなる。抽出微化石の形態データ蓄積は順調にすすんでおり、1000標本はゆうに超えた。レンズ状微化石が3個直列しているもの、フランジを共有してシート状のコロニーになっているもの、枝分かれしているものなど多様で複雑なものを認めることができた。このような複雑なコロニーの抽出は太古代微化石では最初である。一方2019年に採取した試料の観察を進めていく中で、小惑星衝突の際に形成される小球体が34億年前のスティルリー・プール層の含微化石チャートと30億年前のファレル珪岩層から発見することができた。前者については太古代チャートでは初めてRe-Os系の年代測定を適用し、確立された年代値と整合的な値を得ることができた。また本研究課題を遂行するする上で得られた知見も含め、中間総括的な単著”Early Life on Earth: Evolution, Diversification, and Interactions" をCRC-pressから出版することができた。
コロナ禍の中、予定していた野外調査が行えず、2019年の試料で得られた成果にもとづいて追加調査を行えなかった点は残念であるが、2019年試料およびそれ以前に採取し研究室に保存していた試料を最大限活用し、ある程度の成果を得られたと考えている。本研究の目的は太古代微化石のバイオマーカー 分析にもとづくその代謝、すなわちシアノバクテリア、真核藻類の可能性を検討することであるが、同時にバイオマーカー 分析で決定的なデータが出なかった場合を想定したセーフティーネットとして同位体分析や、形態分析、そして微細構造分析を組み込んでいる。前者に関しては典型的バイオマーカーは検出できなかったものの、様々な有機分子が検出でき、より感度良く分析するための条件改良の手がかりも掴めている。後者に関しては着実に進行しており、これまでに報告されていないメタン生成菌的な炭素同位体の検出ができた点は特筆できる。また古生物学、生物学の既往研究の精査により、30億年前のファレル珪岩層の微化石群については酸素発生型光合成細菌を含む可能性が高いことを著書で議論できたことは重要な成果であると考えている。以上のことより本研究はおおむね順調に進展していると判断した。
バイオマーカー 分析の結果、多くの有機分子とともにセルロースの分解産物が検出された。セルロースは真核藻類やシアノバクテリアによって生産されるため重要な知見であるが、分析手順においてセルロースを含むろ紙などを使っていたためコンタミネーションの可能性も排除できなかった。これらを踏まえた上で、まずろ紙などの直接分析、ろ紙を使わない形での再分析によって、太古代試料から検出されたセルロース分解産物がコンタミネーションなのかどうかをはっきりさせる。その後加温条件や試料量などの分析条件を変えて抽出される有機分子がどのように変わるか詳細に検討するとともにバイオマーカーの検出を再度試みる。さらに検出された有機分子の由来について文献調査や顕生代の生物由来有機物を含むことが確実な試料の分析結果を踏まえて検討する。それらの結果にもとづき、西オーストラリアの他時代の試料の分析、南アフリカの同時代の有機物を多く含むチャートの分析を進め、太古代の有機化学化石の総合的な理解を進める。
同位体分析については大型球状微化石の炭素同位体データを中心に収集し、その代謝の多様性を明らかにし、現生微生物喉の分類群に対応するのかに関する知見を得る。微細構造分析、形態分析については抽出したレンズ状微化石のコロニーに集中し、細胞間シグナルの起源や多細胞性の萌芽について議論していく。 -
高圧力が引き起こす有機物の重合反応：氷衛星・氷惑星内部は化学進化の場となるか？
研究課題/研究課題番号：18H03730 2018年4月 - 2019年3月
鍵 裕之
担当区分：研究分担者 資金種別：競争的資金
科研費が採択されて2018年6月までの約2ヶ月間で以下の研究を行った。
採択後直ちに本研究を遂行する上で基盤となる分析装置であるLC-MS(液体クロマトグラフィー質量分析計）、紫外可視分光装置などを導入した。
一般的には硫酸触媒を加えて加熱条件下でメチルアルコールと酢酸との間で進むエステル化反応が、無触媒、室温高圧下で大きく促進されることを見いだした。さらに出発物質に過剰な水を加えることにより、高圧下で氷VII相(高圧相）が析出し、反応が100%の収率で進行する現象を見いだした。同様にリン酸と酢酸との反応においても、高圧下で反応が促進すること、水が氷高圧相として晶出することでさらに反応が進行することが明らかになった。これらの研究では、本科研費によって導入されたLC-MSを用いて反応生成物の精密解析を行った。
かねてより研究していたアミノ酸の高圧下における脱水縮合反応について、光学選択性について研究を進めた。まだ不明な点も多いが、高圧下で二量体から三量体が生成する過程で、明らかな光学選択性が見られた。
以上の研究結果から、氷惑星・衛星内部に存在しうる氷の高圧相の周辺で、重要な有機化学反応が起こっている可能性を示すことができた。今後は反応速度の精密解析、反応過程におけ光学選択性などをより詳細に検討していく予定である。
本科研費の支援は終了するが、本研究計画の分担者と協力しながら、今後も継続して高圧力下での有機化合物（特に生命の材料となりうるアミノ酸に着目する）の挙動について研究を進めていきたい。
平成30年度が最終年度であるため、記入しない。
平成30年度が最終年度であるため、記入しない。 -
研究課題/研究課題番号：17K18803 2017年6月 - 2023年3月
科学研究費助成事業 挑戦的研究(萌芽)
西田 民人, 三村 耕一
担当区分：研究分担者 資金種別：競争的資金
本研究は、隕石中に含まれる有機物のうち、溶媒により抽出可能な「可溶性有機物（Soluble Organic Matter, SOM）」ならびに溶媒に不溶な「不溶性有機物 （Insoluble Organic Matter, IOM）」について有機分子種同定のための新たな方法を開発・提案する。具体的には、隕石中に含まれるSOM、IOMおよびIOMを加水分解して遊離する有機物を非脂質性カチオン分子と結合させ高分子誘導体として得たのち、核磁気共鳴法により、「隕石中に含まれるSOM、IOMおよびIOMの加水分解遊離有機物を高分子誘導体の官能基として捕捉し、官能基組成を明らかにする」ことで、隕石有機物を構成する分子種を明らかにする研究である。 本年度は分析条件検討用試料を用いて、溶媒抽出操作により分画した１）可溶性有機物、その際に生じる残渣である２）不溶性有機物、および不溶性有機物 を酸およびアルカリ加水分解処理した後に溶媒抽出操作により分画した、３）溶媒抽出物の3画分を得た。モデル物質を用いて検討した高分子誘導体化反応至適条件をもとに岩石試料3画分に対し、高分子誘導体化を行った。得られた岩石有機物試料（液体および乾燥処理を行った試料）に非脂質性カチオン分子水溶液を添加し、反応させた。予備的実験の結果と比較し、分析条件検討が必要になったため、岩石試料を用いて、反応効率を見極めて隕石試料に適した高分子誘導体化反応の条件を決定した。隕石から不溶性有機物の溶出操作において、鉄化合物並びにケイ酸塩への有機物の吸着が著しく、分析法の再考が必要とした。Ｎ－ ベンゾイルフェニルヒドロキシルアミンにより無機塩を可溶化する方法を見いだした。可溶化した無機塩水溶液は電気透析装置による90％程度除去が可能であり、操作による有機物の損失や変質が無視できることが確認された。
分析試薬類および隕石試料の至便（共同研究者からの提供）に困難が生じたため、実験着手が遅延している。隕石から不溶性有機物の溶出操作において、鉄化合物並びにケイ酸塩への有機物の吸着が著しく、分析法の再考が必要とした。Ｎ－ベンゾイルフェニルヒドロキシルアミンにより無機塩を可溶化する方法を見いだしたが、分析の中心的役割のＨＰＬＣ質量分析計が故障したため代替の機器の手配及び修理に時間を要している。
分析試薬類および隕石試料の至便（共同研究者からの提供）に困難が生じたため、実験着手が遅延した。Ｎ－ベンゾイルフェニルヒドロキシルアミンにより無機塩を可溶化する方法を見いだしたが、分析の中心的役割のＨＰＬＣ質量分析計が故障したため代替の機器の手配及び修理に時間を要しているたが，高速液体クロマトグラフィー・質量分析装置のPC制御部故障のため、この装置の改造及び消耗品の購入を延期したが、修理，分析試薬類の調達もの目処がたちつつあるため、遅れた研究計画は本年度着手する計画である。 -
化学的指標に基づいた炭化物の高確度炭素14年代決定法の確立
研究課題/研究課題番号：15H02947 2015年4月 - 2018年3月
南 雅代
担当区分：研究分担者 資金種別：競争的資金
炭化物の炭素14年代測定のための化学処理法として用いられるABA法（酸/アルカリ/酸処理法）とABOx-SC法（酸/アルカリ/酸化処理－段階加熱法）の外来炭素の除去効果を、化学処理後に残存する成分の炭素14年代だけでなく、化学組成・化学構造変化を調べることにより比較した。
その結果、ABOx処理のほうがABA処理に比べ、残存している外来炭素をより効率的に除き、化学的に安定で高分子量の多環芳香族化合物（炭化物試料の本質成分）を抽出する効果が高いことがわかった。一方、3万年より若い試料の場合は両者の化学処理法の違いによってあまり差が見られず、化学処理後の段階加熱が重要であることがわかった。 -
氷衛星内部を想定した低温超高圧環境における有機物の化学進化
2013年4月 - 2017年3月
科学研究費補助金 基盤研究(B)
三村耕一
担当区分：研究代表者
地球外生命探査のターゲットになり得る氷衛星での有機物の化学進化において低温超高圧反応が果たす役割を検討する。
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太古代大型微化石群からさぐる地球史初期の生物多様性と表層生態系
2010年4月 - 2014年3月
科学研究費補助金 基盤研究(B)
杉谷健一郎
担当区分：研究分担者
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ストロマトライトと多様な微化石群からさぐる初期地球における表層生態系の成立と進化
2010年4月 - 2011年3月
科学研究費補助金
杉谷健一郎
担当区分：研究分担者
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隕石衝突によって初期地球へ供給された有機物の化学進化についての実験的研究
2009年4月 - 2013年3月
科学研究費補助金 基盤研究(B)
三村耕一
担当区分：研究代表者
初期地球に落ちた隕石によって供給された有機物の化学組成とその量、さらに、初期地球の環境（高温で高濃度の二酸化炭素大気）で、どのような化学進化をしてきたのかを、実験的に明らかにする。
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ピルバラクラトンに産出する多様な大型化石群の起源と生命初期進化における意義
2007年4月 - 2010年3月
科学研究費補助金 基盤研究(B)
杉谷健一郎
担当区分：研究分担者
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モデル星間分子を用いた衝撃反応とその宇宙化学的意義
2001年4月 - 2003年3月
科学研究費補助金 奨励研究（A）・
三村耕一
担当区分：研究代表者
星間分子中に存在すると考えられる有機物（ピレン、フェナントレン，フルオレン）に衝撃波を作用させ、その化学組成がどのように変化するかを調べた。
担当経験のある科目 (本学) 4
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基礎セミナーＡ
2021
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地球・宇宙化学
2021
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有機地球化学
2021
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地球惑星化学Ⅰ
2021
担当経験のある科目 (本学以外) 1
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宇宙における有機元素の進化
2007年4月 - 2008年3月 （九州大学）