小行星“龍宮”（圖片來源：ISAS/JAXA, CC BY 4.0, via Wikimedia Commons）
文章來源：“環球科學” （id：huanqiukexue）
撰文 | 黃雨佳
馬修·金奇（Matthew Genge）和學生們看著掃描電鏡（SEM）顯示器上的影像，驚訝地張大了嘴巴，差點從椅子上掉下來。他們看到了許多由有機物組成的桿狀和絲狀結構（RF-OM），長得很像細菌。平時看到這種影像並不奇怪，但問題是，在掃描電鏡下放著的，是一塊來自小行星“龍宮”（Ryugu）的岩石樣本。難道他們發現了外星生命？
金奇在2022年11月11日觀察到的RF-OM（圖片來源：原論文）
它還活著
金奇仔細地回顧了這塊樣本的來歷和處理過程。
2014年12月3日，日本宇宙航空研究開發機構（JAXA）發射了“隼鳥2號”（Hayabusa2）探測器，目標是前往距離地球3.4億千米的小行星“龍宮”，採集樣本並帶回地球。2019年，“隼鳥2號”成功在“龍宮”表面取樣，最終於2020年12月6日將5.4克樣本安全送回，樣本返回艙在澳大利亞北部的沙漠中著陸。
返回艙被迅速轉移到日本相模原市（Sagamihara）的實驗室。在那裡，JAXA的科學家在壓力低於10-5 Pa的真空潔淨室中開啟樣本艙，使用經過嚴格滅菌的工具取出顆粒樣本。隨後，這些珍貴的樣本在氮氣環境下接受了光學顯微鏡、近紅外光譜成像儀和微量天平的初步檢測。
之後，“龍宮”樣本被小心翼翼地裝入充滿氮氣的密封容器，運往世界各地的研究機構。2022年7月22日，其中一份樣品抵達英國，而作為英國帝國理工學院（Imperial College London）的行星科學家，金奇帶領的研究團隊很榮幸地拿到了這份樣品。
小行星“龍宮”（圖片來源：ISAS/JAXA, CC BY 4.0, via Wikimedia Commons）
金奇記得，10月14日，在他們剛拿到這份樣品時，就用奈米X射線計算機斷層掃描（XCT）對樣本進行了全面檢查，並未發現任何類似細菌的蹤跡。11月3日，團隊將“龍宮”樣本包埋進樹脂，在乙二醇中進行打磨並噴鍍了碳塗層，之後樣本一直被妥善儲存在密封容器中。直到11月11日的掃描電鏡檢測，他們才有了這個驚人的發現。這些形似微生物的奇異結構究竟是什麼？
為了解開謎團，金奇團隊仔細地分析了RF-OM。他們驚訝地發現，這些物質的尺寸和形狀極為多樣：寬度從0.18微米到1.14微米不等，長度則介於0.68微米到18.3微米之間。有些看上去是規則的桿狀，而另一些卻呈現出一頭粗、一頭細的形態。
為了檢測這些奇怪物質的變化，金奇等待了一段時間。2022年11月30日，金奇用掃描電鏡再次檢測了樣本。他發現，之前明明只有11根RF-OM，竟然在短短三週內增加至147根。2023年1月14日，金奇又檢測了一次，RF-OM這次縮減至36根。不過，實際數量可能會超出這一數值，因為RF-OM往往聚集在一起，難以辨清個體數量。
金奇在2022年11月30日觀察到的RF-OM（圖片來源：原論文）
為了弄清真相，金奇決定重新處理樣品。2023年2月7日，他們再次在乙二醇中打磨了樣本，並在接下來的4個月中多次檢測。然而，此後無論他們如何尋找，這些神秘的結構再也沒有出現過。
得出結論
為了找到答案，金奇首先排除了實驗室環境中常見纖維汙染的可能性。人類毛髮顯然過於粗大，無法與RF-OM的尺寸匹配，而那些尺寸接近於RF-OM的擦拭布纖維和拋光墊纖維，形態又與RF-OM完全不同。這些人造纖維通常表面粗糙、兩端不規則，缺乏RF-OM那種光滑、圓潤且高度彎曲的特徵。
掃描電鏡下的人類毛髮（圖a）、棉纖維（圖b）、擦拭布纖維（圖c）和拋光墊纖維（圖d）。（圖片來源：原論文）
由於這些微生物樣結構的含量實在太少，金奇無法透過DNA測序的方法進行鑑定。但根據形態和其他線索，金奇推測RF-OM很可能是地球上的微生物。
首先，RF-OM的主要成分是碳基有機物，其尺寸也與地球微生物一致。尤其是這些桿狀和絲狀的結構，與枯草芽孢桿菌等細菌極為相似。其次，RF-OM通常分佈在“龍宮”樣本中的有機物附近，這種分佈模式也與異養生物的行為特徵相符。至於多變的形態，金奇推測，這可能是地球微生物在應對極端環境壓力時產生的適應性變化。
金奇團隊還在掃描電鏡下捕捉到了一些RF-OM“分裂”的瞬間，看起來也與正在分裂的地球微生物十分相似。此外，RF-OM數量從11個快速增長到147個，這種繁殖模式與地球微生物的對數生長期極為相似。雖然RF-OM的增長速度比枯草芽孢桿菌緩慢得多，但考慮到樣本所處的壓力環境，生長速度減緩也不足為奇。而隨後數量又銳減至36個，則可能是因為這些微生物死亡所致。至於RF-OM在樣本重新打磨後徹底消失，意味著它們僅存在於樣本表面幾微米深的區域，這也進一步說明，RF-OM並非源自“龍宮”本身，而是實驗過程中引入的汙染物。
金奇等人觀察到的似乎正在進行細胞分裂的RF-OM（圖片來源：原論文）
金奇推測，這些微生物可能是在他們第一次打磨樣本時被無意引入的。因為在打磨之前，樣本始終在無菌條件下進行處理和儲存，受到汙染的可能性極低。而且，考慮到樣本在過去近300天內一直存放於充滿氮氣的幹燥環境中，地球微生物幾乎沒有機會在這種環境下存活。而他們第一次使用XCT檢測樣本時並未發現微生物的存在，也進一步印證了這種解釋。
在“龍宮”樣本中發現的微生物並非外星生命，這件事讓金奇感到五味雜陳。一方面，它凸顯了讓外星樣本在處理過程中完全避免地球汙染的難度之大：即使已經採取了極其嚴格的汙染控制措施，微生物的入侵仍然防不勝防。因此，即便人們未來在嚴格控制汙染的情況下，從太空樣本中發現了微生物，也很難輕易證明它們就是外星生命。
但另一方面，該發現說明，地球生命或許具備在小行星表面生存的潛力。因為即使在“龍宮”樣本儲存和處理的極端壓力環境中，地球微生物依然能夠繁殖，說明生命的韌性可能超乎我們想象。然而，這也同時敲響了警鐘：人類的外太空著陸任務需要格外注意，否則很可能會在不知不覺中汙染地外環境。
整理完實驗結果後，金奇最近將這項研究發表在了《隕石學與行星科學》（Meteoritics & Planetary Science）上。
還好只是虛驚一場。
參考連結：
https://onlinelibrary.wiley.com/doi/10.1111/maps.14288
https://www.newscientist.com/article/2457490-bacteria-found-in-asteroid-sample-but-theyre-not-from-space/
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