フラーレン：スピッツァーがバッキーボールを発見

宇宙の球状分子

2010 年、赤外線観測を専門とするスピッツァー宇宙望遠鏡は、約 6,500 光年離れた Tc 1 という惑星状星雲で独特のスペクトル特徴を検出しました。これは、サッカーの頂点のように配置された 60 個の炭素原子 (C₆₀) で構成される球状分子であるフラーレンのそれに対応します。この構造は 1985 年に地球上で合成され、建築家バックミンスター フラーにちなんで「バックミンスターフラーレン」または「バッキーボール」と名付けられました。このような複雑な分子が天体物理環境で観察されたのはこれが初めてである。

フラーレンの天体物理学的意味

複雑な分子は重合して集合し、細胞、ひいては生命にとって有用なすべての構造を形成します。これらのモノマーは主に炭素で構成されています。したがって、バッキーボールの発見は重要です。

フラーレンは優れた化学的安定性を備えており、極端なエネルギー環境に耐えることができます。宇宙でのそれらの検出は、死にかけている星の中の炭素の化学についての根本的な疑問を引き起こします。 7.0、8.5、17.4、18.9 μm 付近を中心とするスピッツァー分光痕跡により、いくつかの領域、特に炭素が豊富な塵のエンベロープ内にそれらが存在することが確認されました。これは、複雑な分子の形成には必ずしも生命や水の存在が必要ではなく、炭素質恒星物質の単純な冷却によってもたらされる可能性があることを意味します。

明日のテクノロジーのための素材

バッキーボールは材料物理学者の関心も集めています。実験室では、フラーレンは優れた電子的、機械的、光学的特性を持っています。これらは、超伝導体、医療画像用の造影剤、または薬物を輸送できる分子ケージを作成するために、ナノテクノロジーの文脈で研究されています。自然がこれらの分子を宇宙で自発的に生成するという事実は、プレバイオティクスの化学と星間物質の可能性に関する刺激的な展望を開きます。

シュンガイトとフルグライト: 陸生フラーレン

天然フラーレン: シュンガイトとフルグライトの隠された宝物

フラーレンはスピッツァーのおかげで宇宙で同定されましたが、地球上での存在は 1990 年代にはすでに示唆されていました。 そこにはシュンガイト、カレリア (ロシア) で発見された 20 億年以上前の炭素質の岩石には、天然に微量の C₆₀ と C₇₀ が含まれています。 その非晶質構造には、バッキーボールに似た球状の炭素集合体が含まれています。 同様に、一部のフルグライトケイ酸塩が豊富な土壌に落雷によって形成されたシリカチューブは、衝撃時に放出された極度のエネルギーから生じるフラーレンの存在を明らかにしました。 これらの地上での出来事は、生物学的介入なしに、一時的ではあるがエネルギー的な条件がこれらの構造を形成するのに十分であることを示唆しており、非常に多様な環境におけるそれらの自然性を裏付けています。

注: シュンガイトは、世界で一か所でのみ発見される有機鉱物です。ロシア北西部、カレリア、白海の近く、シュンガと呼ばれるオネガ湖の地域です。 したがって、シュンガイトという名前は、この石が抽出された地域に由来しています。シュンガイト、チュンガイト、またはシュンギットと呼ばれることもあります。

注：フルグライトまたは「稲妻石」（稲妻を意味するラテン語のフルグルに由来）は非常に壊れやすい天然ガラスの破片で、一般にほぼ円筒形の中空管の形をしており、岩への落雷によって生成されます。

フラーレン：学際的な発見

スピッツァーによる宇宙でのフラーレンの検出は、化学、物理学、天文学の間のインターフェースの重要性を示しています。これらの複雑な分子は、以前は地上の研究室に限定されていましたが、現在では星間物質の天然成分として出現しています。この発見は、洗練された構造の形をした有機物が、生命が誕生するずっと前に極限環境で出現し、銀河規模で移動できるという考えを裏付けるものである。バッキーボールは単なる好奇心を超えたものであり、星と原子の間の架け橋です。