2022年11月，Matthew Genge 正在掃描電子顯微鏡下觀察龍宮小行星上一個毫米大小的斑點時，他注意到有些不對勁。一個微小但清晰的棒狀有機物觸鬚，以前從未見過，緊貼在表面。“我當時想，‘嗯，這很奇怪，’”Genge 回憶道。“然後我發現了另一個，又一個。”
在短暫的時間裡，他和他的同事們猜想，他們可能剛剛取得了人類歷史上最劃時代的發現——外星生命的發現，透過從太空岩石中提取的幾克物質被帶到地球。日本宇宙航空研究開發機構 (JAXA) 的隼鳥2號任務在 2019 年捕獲了樣本，並在第二年將它們以密封艙的形式送回了澳大利亞偏遠地區的著陸點。然後，JAXA 的科學家們使用最先進的潔淨室中的無菌工具編目了單個粒子，並將它們運送給世界各地的研究人員（包括 Genge 的團隊），裝在充滿氮氣的密封容器中。
但如果這些微小的細絲是外星生物，它們看起來和行為都非常像飢餓的地球微生物，它們貪婪地吞噬龍宮小斑點中的營養物質，使其數量膨脹了 10 倍，然後在好奇的科學家們進行掃描電子顯微鏡測量轟擊下死亡。透過觀察這種繁榮與衰落的週期，Genge 和他的同事們意識到，這些棒狀物幾乎可以肯定是來自地球的入侵者，它們不知何故在研究人員嚴謹的預防措施下，仍然在微小的地外樣本上定居。他們謙遜地寫下了他們的發現，這些發現已於上個月發表。“這有點令人尷尬，”倫敦帝國理工學院的行星科學家 Genge 說。“但作為一名科學家，你必須說實話——報告這些事情很重要。”
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謹慎保管的理由
來自龍宮的顆粒為地球微生物提供了豐富的自助餐，這對研究此類原始小行星的科學家來說並不奇怪，這些小行星通常富含富含碳的有機分子。相反，這一事件提醒人們，即使是最嚴格的協議也無法始終排除地球汙染。“我不認為這是團隊的失敗，而是在地球上開展業務時，在無法確保無菌的條件下工作的必然結果，”卡內基科學研究所的天體生物學家 Andrew Steele 說，他沒有參與這項新研究。航天機構和處理樣本的科學家們盡一切努力避免汙染，即使在微小的顆粒上也能發現此類入侵者，這證明了先進技術和嚴格的篩選方法的存在。“但最終我們確實生活在一個由微生物統治的星球上，偶然事件確實會發生，”Steele 說，因此這一事件“為我們提供了新的途徑來研究和學習。”
一個教訓是，改變樣本的處理方式是有風險的。當 Genge 和他的團隊在 2022 年 10 月首次檢查顆粒時，沒有細菌存在的跡象，這表明汙染很可能不是由於 JAXA 嚴格的流程中的任何疏忽造成的，而是在倫敦自然歷史博物館的實驗室中一個必要的準備步驟中發生的，研究人員在那裡從容器中取出顆粒進行拋光以進行分析。“我們對它非常小心，但沒有人像 JAXA 那樣小心，因為我們沒有那些設施，”Genge 說。“你只需要一個細菌細胞落在你的樣本上——就是這樣，它就被汙染了。”
該案例強調了“保管的重要性，以及我們在任務開發期間為維持這些高標準所做的廣泛努力是值得的，”JAXA 的 Toru Yada 說，他領導隼鳥2號任務的樣本保管工作，並發表了關於論文關於細緻流程的文章。這些預防措施也涵蓋了航天器建造、發射和回收，使得該機構設施內的汙染可能性極低，但一旦樣本被送到世界各地沒有類似基礎設施的科學家手中，風險就會不可避免地增加。“而[世界各地的科學家]是那些會做出發現的人，”Genge 說。“如果你將汙染物誤解為樣本的一部分，那就變得很危險——你開始用不正確的假設汙染科學。”
Genge 最好的猜測是，龍宮顆粒中的棒狀細絲來自芽孢桿菌屬Bacillus中的一種微生物。這些頑強的細菌以其快速棲息於新的極端環境的能力而聞名。然而，由於推測的微生物實際上被困在為分析而應用的碳塗層下，因此沒有嘗試透過 DNA 檢測進行確切的鑑定。一些關於實驗隕石的實驗表明，地外物質含有豐富的有機物來支援我們所知的生命，有時長達數年。但是微生物可以在非常少的物質上生存，除非它們達到非常龐大的人群，否則它們通常不會改變岩石的整體成分，以便科學家容易發現。它們留下的微化石可能是它們存在的有價值的示蹤劑，但區分真正的微化石和可以模擬它們的非生物過程並非易事，並且之前曾引發激烈的辯論。
“如果我們在——插入您最喜歡的世界——上找到微化石，它可能成為生命的潛在指標，”佛羅里達理工學院的天體生物學家 Manasvi Lingam 說，他沒有參與這項新工作。但龍宮樣本汙染的案例表明，“如果我們發現這些結構，我們必須小心，它們不是由人類以某種方式引入的。”
地球的地外出口
僅在十年前，科學家們還指責糟糕的潔淨室禮儀導致鼻涕中常見的細菌潛入 NASA 的 Surveyor 3 探測器，該探測器前往月球並在 1960 年代將部件帶回地球。多年來，技術和協議已大大進步，以幫助保持潔淨室和我們的外星探索儘可能原始。即便如此，當科學家們在從月球、火星以及可能在未來的某一天，從外太陽系巨行星迷人的冰衛星帶回的樣本中尋找外星生命跡象時，無疑將繼續與類似的難題作鬥爭。
例如，如果 NASA 的陷入困境的火星樣本返回 (MSR) 計劃取得成功，科學家們希望仔細檢查精心挑選的碎片，以瞭解其生命前景。“我們不僅期待富含有機物的樣本，而且還在為潛在的生物特徵做準備，”MSR 團隊在給《大眾科學》的一份宣告中說。“因此，除了加強清潔協議外，對裝置和工具進行全面滅菌將是必要的——這些是我們與[歐洲航天局]合作伙伴正在進行的研發工作的一部分。”
在離家更近的地方，月球非常缺乏大多數生物體用於能量的物質，因此對於使用阿波羅時代月球樣本的科學家來說，微生物汙染是一個次要問題。如果 NASA 的阿耳忒彌斯 III 月球取樣任務等努力從稍微更宜居的區域（例如月球南極的充滿冰的隕石坑）帶回物質，這種情況可能會在未來發生變化。所有這些樣本都將在原始環境中保管，並借給其機構符合安全要求的持證科學家。“NASA 一直是阿波羅樣本的非凡保管者，”芒特霍利約克學院的地質學家 Darby Dyar 說，他正在分析阿波羅剩餘的一些原始樣本。
同樣，當 JAXA 準備在 2026 年發射其火星衛星探測 (MMX) 任務以從火星衛星火衛一取回樣本時，Yada 說該機構已開始監測航天器的建造環境，並正在制定協議來處理返回的樣本。“我們釋出這些步驟是為了與全球社群分享保管程式……以便接收樣本的研究人員可以對樣本的處理方式充滿信心，這對於解釋科學結果至關重要，”他說。
這兩個機構都沒有強制規定借出地外樣本的機構（包括處理微生物汙染的機構）的具體基礎設施或程式。“它們無處不在，”Dyar 談到微生物時說。“從科學的角度來看，你只能盡力而為。” 藉助技術和篩選工具的進步，科學家現在能夠研究生物和非生物化學的複雜細微差別，其靈敏度在十年前是無法想象的。然而，我們是否會被愚弄，將普通的地球微生物或它們毫無生氣的殘餘物誤認為奇怪的外星生命形式呢？
“這是我們在火星社群長期以來一直在努力解決的問題，”Steele 說。“簡短的回答是否定的，除非外星生命看起來非常像地球生命。”