為了弄清楚水熊蟲能否在月球上活下來，科學家把它裝進了氣槍。
2019年2月22日，數十萬以色列人的目光都望向了遙遠的太空。他們的月球探測器「創世紀」號（Beresheet）即將登上月球，一旦成功，以色列將成為繼美國、蘇聯和中國後第四個在月球上軟著陸的國家。這是世界上第一個私人資助的月球著陸器，由以色列非營利機構SpaceIL和以色列航空工業公司（IAI）運營。不僅如此，它還是有史以來執行登月任務最小也最便宜的航天器。
起初，一切都非常順利。然而，就在距離預定著陸時間十分鐘左右，一系列技術故障出現了。首先是創世紀號上的恆星追蹤器出了問題，導致工程師無法確定其在太空中的方向。其次，這個「經濟適用型」著陸器上唯一的一臺電腦，在執行任務時莫名其妙地不斷重啟。最終，在邊重啟邊降落的情況下，創世紀號以超過3000千米/小時的速度撞向了月球。
所有人都曾對創世紀號寄予厚望。他們甚至還在著陸器上放了一個「月球圖書館」（Lunar Library），它由25層40微米厚的鎳箔組成，滿載著人類文明。前4層由奈米光刻技術刻蝕了三千萬頁文件和照片的微縮圖像；後21層是光碟母版，儲存了超過100GB的壓縮檔案。「月球圖書館」隸屬於一個非營利組織——方舟使命基金會（Arch Mission Foundation），他們一直致力於在太陽系內和周圍建立多個人類知識的儲存倉庫。
月球圖書館（圖片來源：Arch Mission Foundation）
此時，心灰意冷的SpaceIL成員們並不知道，就在方舟使命基金會將「月球圖書館」交付給他們的幾周前，基金會的創始人諾瓦·斯皮瓦克（Nova Spivack）突然決定，無論如何，一定要在「月球圖書館」里加入一些DNA樣本。
大自然用樹脂形成的琥珀保存數億年前的地球生物，受此啟發，方舟使命基金會的科學家和工程師決定用環氧樹脂做成「人造琥珀」。他們把斯皮瓦克和其他24個人的毛囊、血液樣本，以及一些聖地的生物樣本（如印度的菩提樹）和脫水的水熊蟲混合進樹脂，薄薄地添加到每層鎳箔之間，又在包裹「月球圖書館」的高溫絕緣膠帶上灑了幾千只脫水的水熊蟲。
於是，這些水熊蟲隨著墜毀的創世紀號落到了月球上。眾所周知，水熊蟲是一種生存能力極強的生物，不僅能耐受接近絕對零度（-273°C）的低溫和高達151°C的高溫，還能在真空和輻射等極端環境條件下生存。斯皮瓦克毫不在意地說，這些水熊蟲「什麼也算不上，不過是來自地球的詩意‘簽名’」。可人們還是開始擔憂，本沒有生命的月球就要被這種「地表最強生物」汙染了。
從美國月球勘測軌道器（LRO）拍攝的照片來看，墜毀的創世紀號直接把月球表面砸出了一個坑。雖然科學家早已知道，水熊蟲在高達7.5GPa的液體靜壓強（hydrostatic pressure）下也能存活，但畢竟這次是和著陸器一起從空中墜落。在撞擊月球表面的瞬間，水熊蟲承受的是極高的擊波壓強（shock pressure）。它真的能活下來嗎？
創世紀號墜毀前後，相應位置月球地表的照片（圖片來源：NASA）
讓水熊蟲飛一會兒
帶著這樣的疑問，英國肯特大學（University of Kent）的團隊開始做實驗，研究水熊蟲能否耐受這樣高強度的衝擊。他們打算用氣槍將子彈射向沙子，模擬水熊蟲乘坐創世紀號撞擊月球的場景。
不過，研究人員用的可不是我們在體育比賽中見到的氣手槍或氣步槍，而是一種特殊的二級輕氣槍。普通的氣槍子彈速度通常不會超過500米/秒，但肯特大學的這臺二級輕氣槍，射速可以在0.3千米/秒到7.5千米/秒間任意調節。
為了模擬宇宙中不同天體的環境，研究人員還能用液氮將子彈靶向的目標冷卻到100K（約-173°C），或是加熱到1000K（約727°C）。用這樣高級的氣槍發射體長不過1毫米的水熊蟲，可真算得上是「大炮打蚊子」了。當然，這樣的高級玩意用起來很是費勁，一天最多只能發射兩枚子彈。
肯特大學的二級輕氣槍（圖片來源：原論文）
接下來，水熊蟲就要進「彈倉」了。研究人員首先貼心地給水熊蟲餵食了礦泉水和苔蘚，然後將這些吃飽喝足的小傢伙放進空心尼龍子彈的底部。這些子彈裝滿了水，每枚子彈中有2～3只水熊蟲。這樣，當子彈撞向沙地時，每隻水熊蟲都會受到均勻的衝擊。
隨後，工作人員將這些子彈放進冰箱，冷凍了48小時。在這種情況下，水熊蟲會進入一種名為「tun」的冬眠狀態：它們的身體會脫水，收縮成一個看上去沒有生命跡象的小球，新陳代謝降低到正常水平的0.1%。不過，一旦解凍，它們又能在8～9小時內恢復活性。
「突！突！」一枚又一枚載著水熊蟲的子彈筆直地射向幾米外的沙地。
研究人員測試了從0.5千米/秒到1.0千米/秒間六種不同的射擊速度，對應的峰值擊波壓強從0.61GPa到1.31GPa不等。每次射擊完後，研究人員都會把埋有子彈的沙子倒入水中，用浮選法除去沙子，繼而觀察水熊蟲的恢復情況。
結果顯示，當子彈的射出速度不高於0.7千米/秒（對應峰值擊波壓強0.86GPa）時，所有的水熊蟲都會慢慢甦醒；可當射擊速度達到0.8千米/秒（對應峰值擊波壓強1.01GPa），就只有60%的水熊蟲能恢復活力；一旦子彈速度達到0.9千米/秒（對應峰值擊波壓強1.14GPa），水熊蟲不僅無一生還，甚至還變成了碎片。而且，所有經歷過這場測試的水熊蟲，都要比正常同類多花好幾倍的時間，才能從「tun」狀態中恢復過來。
測試前後的水熊蟲。圖a、b：測試前的水熊蟲；圖c：測試後成功恢復的水熊蟲；圖d：測試中撞成碎片的水熊蟲（圖片來源：原論文）
創世紀號的金屬框架撞擊月球表面時，產生的擊波壓強會遠遠超過1.14GPa。想來，這些水熊蟲小小的身體一定受到了大大的震撼。「我們可以確認它們無法倖存」，這項研究的參與者之一，亞歷杭德拉·特拉斯帕斯（Alejandra Traspas）給創世紀號上的水熊蟲們出具了「死亡證明」。
生命從何而來，去往何處
公元前5世紀，古希臘哲學家阿那克薩哥拉提出，生命遍佈整個宇宙，由太空塵埃、流星等攜帶到各處，這一假說又被稱為胚種論（panspermia）。由於這直接涉及到生命的起源，許多科學家都在研究，生命能否通過隕石成功地轉移到地球，以及地球上的生命是否會隨著地球碎片落戶他處。
曾有研究認為，地球受到劇烈撞擊時產生的碎片，速度足以飛到月球。計算結果顯示，這種碎片撞擊月球的平均垂直速度達1.3千米/秒，峰值擊波壓強超過2GPa，已經超過了水熊蟲能耐受的強度。看來，「地表最強生物」大概是無法通過這種方式定居月球了。
肯特大學的研究團隊還曾用同樣的二級輕氣槍，將冷凍的酵母孢子加速到接近氣槍的速度上限——7.4千米/秒，這樣垂直入射水中的孢子要承受大約43GPa的峰值擊波壓強。研究人員驚訝地發現，部分酵母居然能重新生長繁衍。雖然，在這種極端情況下，酵母孢子的存活率只有0.001%。但相比於0.9千米/秒下撞擊就會變成碎片的水熊蟲，1.0千米/秒下撞擊的酵母孢子還能有50%的存活率，也非常令人驚歎了。
圖片來源：pixabay
然而，如果想要探究生命能否在天體間轉移，除了撞擊月球時的峰值擊波壓強外，還有很多其他因素需要考慮。例如，地球受到劇烈撞擊時的壓強是否過大，以及這種撞擊是否產生了生命無法耐受的高溫等。因此，哪怕是再強大的生命體，經受這樣的重重考驗後還要存活下來，恐怕依舊是一件很難的事。
生命的起源確如「神蹟」一般。雖然科學一次次地告訴我們，地球生命來源於其他星球的可能性微乎其微，但我們依然可以抱有美好的幻想：或許，那些乘坐「過山車」飛上月球的水熊蟲們，正做著甜甜的夢。
可愛的水熊蟲（圖片來源：Wikimedia Commons）
參考連結：
https://davidson.weizmann.ac.il/en/online/sciencepanorama/what-happened-beresheet
https://static1.squarespace.com/static/5c3bcbd5e17ba3597ea81282/t/5cbde30b6e9a7f176344d8a1/1555948311129/Overview+of+the+Lunar+Library.pdf
https://en.wikipedia.org/wiki/Arch_Mission_Foundation
https://www.wired.com/story/a-crashed-israeli-lunar-lander-spilled-tardigrades-on-the-moon/
https://www.archmission.org/technologies
https://www.archmission.org/spaceil
https://link.springer.com/chapter/10.1007/978-94-007-1896-8_12
https://www.liebertpub.com/doi/10.1089/ast.2020.2405
https://www.sciencedirect.com/science/article/pii/S1877705817343333?via%3Dihub
https://www.science.org/content/article/hardy-water-bears-survive-bullet-impacts-point
https://en.wikipedia.org/wiki/Panspermia
https://www.sciencedirect.com/science/article/pii/S0019103512004447?via%3Dihub