当材料科学家约瑟夫·迈克尔及其在新墨西哥州阿尔伯克基桑迪亚国家实验室的团队将他们的高功率电子显微镜对准联邦调查局在2002年2月送来的炭疽孢子样本时，他们有了两个至关重要的发现：第一个证实了之前的发现，即邮寄给美国参议院办公室和各媒体机构的（在9月11日恐怖袭击后不久）炭疽杆菌孢子含有硅，一种用于将引起炭疽的孢子变成生物武器的物质。
但桑迪亚的下一个发现是联邦调查局对神秘邮件进行调查的关键转折点，这些邮件导致五人死亡，17人受伤，并促使数千名可能暴露于致命孢子的人服用强效抗生素，特别是环丙沙星（已知会刺激胃肠道并引起关节肿胀）。研究人员使用高度灵敏的透射电子显微镜（TEM）和扫描透射电子显微镜（STEM），得出了一个惊人的认识：硅是在炭疽杆菌样本内部有机生长的，没有添加任何东西来武器化孢子。“硅不在孢子的外部，”领导桑迪亚调查的迈克尔说，“而是结合在内部。”
正是这一关键信息帮助联邦调查局排除了恐怖组织是炭疽邮件幕后黑手的可能性，并促使该机构将注意力转向美国政府实验室，将其视为炭疽的可能来源。这一举动最终导致该机构得出结论，美国陆军传染病医学研究所（USAMRIID）的科学家布鲁斯·艾文斯是罪魁祸首，该研究所是位于马里兰州德特里克堡的联邦生物防御研究实验室，最初他曾协助调查。两个月前，当检察官准备指控他与邮件有关时，62岁的艾文斯自杀身亡。
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9/11后的恐慌
联邦调查局局长罗伯特·穆勒三世，本周告诉众议院小组，他计划委托国家科学院审查该机构炭疽调查小组收集的证据，以消除人们对邮寄的炭疽来自艾文斯实验室的任何剩余疑虑，并结束七年前开始的案件，当时一批含有炭疽杆菌（导致炭疽病的细菌）的信件被发送给包括《纽约邮报》和美国全国广播公司新闻在内的几家新闻机构。尽管只发现了寄给《邮报》和美国全国广播公司的信件，但联邦调查局得出结论，受污染的信件还导致美国广播公司新闻、哥伦比亚广播公司新闻和2001年10月5日《国家问询报》出版商美国媒体公司（总部位于佛罗里达州博卡拉顿）的图片编辑罗伯特·史蒂文斯死亡。
炭疽感染在暴露后一周内开始，最初几天会出现发烧、发冷、胸闷、全身不适和咳嗽等症状，因为孢子被肺部吸收。最终，细菌会产生毒素，损害肺部并毒害血液，可能导致受害者陷入败血性休克，导致器官衰竭，在许多情况下，会导致死亡。
到10月中旬，在参议员汤姆·达施勒（南达科他州民主党）和帕特里克·莱希（佛蒙特州民主党）的办公室，以及不祥的信息中也发现了充满孢子的信封，包括：“你们无法阻止我们。我们有炭疽”和“你们害怕吗？”包括哈特参议院办公大楼、主要的邮政分发设施和美国食品和药物管理局的几个办公室在内的华盛顿特区各处建筑因担心受到污染而关闭。联邦调查局在华盛顿特区地区测试了36个邮政设施（包括两个邮政工人死亡的地方），在其中15个地方发现了孢子。哈特大楼直到2002年1月才重新开放。
调查调查人员
国会呼吁对联邦调查局在炭疽案件上的工作进行调查。《洛杉矶时报》周二报道，在德特里克堡机构的前高级文职科学家彼得·贾林承认，七年前他告诉联邦调查局高层，他认为他检查过的炭疽孢子已被改造得更致命，这是他犯下的“诚实的错误”。
由于担心恐怖组织或同情基地组织的国家可能参与其中，美国司法部在2001年末委托进行了一系列测试，以确定孢子是否涂有阻止它们聚集在一起的物质，从而使它们比正常情况下在空气中停留的时间更长，从而增加吸入的可能性。
调查记者加里·松本在2003年11月刊的《科学》杂志上写道，在调查的早期，联邦调查局似乎赞同这样一种观点，即只有先进的实验室才能生产出用于参议院袭击的材料。事实上，在2002年5月，为政府工作的16位科学家和医生在《美国医学会杂志》上发表了一篇论文，将参议院炭疽粉末描述为“武器级”且异常：“孢子浓度高、粒径均匀、静电荷低、经过处理以减少聚集。”
此外，武装部队病理学研究所（AFIP）在2002年8月/10月通讯中报告说，质谱分析发现，在发送给达施勒参议员的粉末中发现了二氧化硅，这种物质是几十年来专业工程制造的细菌战粉末中的主要成分。据松本说，人们认为二氧化硅的存在是为了防止炭疽孢子聚集，并使其更容易分散到空气中，他还补充说，任何这种武器化的炭疽形式都“比未处理的孢子致命500倍以上”。
找到合适的技术
迈克尔说，当桑迪亚的研究人员在2002年2月开始他们的工作时，“我们像其他人一样听说孢子已被武器化了”，他曾提出研究在孢子外生长的任何材料的元素成分。
第一步是找到硅。迈克尔知道联邦调查局的研究人员使用扫描电子显微镜（SEM）分析了样本，该显微镜使用高能电子束扫描表面，并使用能量色散X射线光谱仪（EDS）进行分析，该光谱仪分析带电电子撞击物质后发射的X射线。但是在那时，没有人用扫描透射电子显微镜（STEM）研究过它们，该显微镜通过样本的一小部分传输聚焦电子束以形成图像，并且可以通过一次检查几个纳米（一纳米为4000万分之一英寸）的孢子来提供成分信息，比SEM能提供更高的分辨率，迈克尔说。
这使桑迪亚的研究人员不仅可以检测到外来物质（如二氧化硅）的存在，还可以确定其在孢子上或内部的位置。“在联邦调查局看来，不仅微量元素的存在很重要，而且……[确定]……通过微量分析来确定这些元素在样品中的位置也很重要，”与迈克尔一起研究样本的桑迪亚材料科学家保罗·科图拉说。
研究人员找不到任何方法可以将二氧化硅放置在孢子内部而不在孢子的最外层留下残留物。（他们没有发现。）相反，研究人员确定二氧化硅在孢子内部自然形成。在2002年3月仅对炭疽样本进行了一个月的检查后，迈克尔和他的团队深信，与其他报告相反，袭击中使用的炭疽没有被武器化。
他们使用的一些样本来自USAMRIID，该机构雇用了艾文斯和史蒂夫·哈特菲尔，另一位联邦调查局追捕的政府科学家，但他最终被证明是一个死胡同。（他在6月赢得与司法部$580万和解协议时被洗清了罪名。）据迈克尔说，他和桑迪亚的其他研究人员从未直接与USAMRIID的任何研究人员合作，而是通过联邦调查局获得了他们测试的所有样本。桑迪亚也没有使用活炭疽；他们收到的所有样本都首先由联邦调查局进行了灭活或辐照。
迈克尔说，他听到联邦政府正在接近USAMRIID的一名科学家（艾文斯死于处方药过量）时感到惊讶，但他“并不惊讶做这件事的人掌握了微生物学知识”。
最后，科学家们在桑迪亚破解了邮件背后的谜团。问题是，迈克尔说，他不得不对自己的发现保持沉默，这或许可以安抚一个仍在从9/11恐怖袭击中恢复过来的不安的国家，直到联邦调查局完成调查。“这一直是保罗和我最令人沮丧的事情之一，”迈克尔说。“我们知道答案，但不能告诉任何人。”