Articles

Hvor Mange Atomer Har Vi Til Felles?

Inne i hver av oss er våre organer, celler, molekyler og atomer. På de minste skalaer av alt, der… er mer enn 10^28 subatomære partikler i kroppene våre, et enormt antall. Hvis vi stiller spørsmål om hvor mange av dem som har vært inne i en annen persons kropp på et tidspunkt, får vi et alarmerende stort svar.

Getty

når du spiser mat, drikker væsker eller puster i luften, blir mange av disse atomene innlemmet i kroppen din. Når du svetter, puster ut og enten utskiller eller skiller ut materie fra kroppen din, går disse atomene tilbake Til Jordens biosfære, hvor de til slutt kan ende opp med å bli innlemmet i andres kropper. Her På Jorden er alt forbundet.

men hvor tilkoblet er vi? Spesielt, hvor mange av atomene i kroppene våre var i et annet menneskes kropp på et tidspunkt? Deler vi atomer til felles med alle som lever i dag? Med alle som noen gang har levd? Med King Tut, Cleopatra, Julius Caesar, George Washington, etc.? Svaret er fascinerende: ikke bare har vi hver hundrevis av milliarder atomer som en gang var i alle andres kropper, men vi har omtrent 1 atom i kroppen vår fra hvert pust som hvert menneske noensinne har tatt. Her er hvordan vi vet.

menneskekroppen, som vi konvensjonelt tenker på det, består av organer som er laget av celler. Men… på et enda mindre nivå består alt i oss av atomer: et enormt antall av dem på grunn av deres overveldende lille størrelse.

bruker PublicDomainPictures

La oss starte med å ta en titt på hva menneskekroppen egentlig er. Du kan tenke på deg selv som en samling av dine makroskopiske organer og cellene som utgjør dem. At du ikke er noe annet enn bein, muskler, hud og de andre organene inne i deg. Men fra et cellulært synspunkt utgjør det bare 4% av cellene i kroppen din. De andre 96% er delt, omtrent jevnt, mellom blodceller og bakterieceller som lever på og i kroppen din.

blodcellene (for det meste røde celler) lever bare i ca 4 måneder stykket, hvor de brytes ned, deres komponenter utskilles og erstattes av nye celler som ble opprettet i benmargen. Bakterier lever overalt som de kan: det er rundt en million bakterieceller på hver kvadratmeter av huden din, og titalls billioner av bakterieceller som blomstrer i fordøyelseskanalen din.

elementene i menneskekroppen. Mens, etter masse, er vi for det meste Oksygen, Karbon, Nitrogen og Hydrogen… det er dusinvis av elementer som er avgjørende for livsprosesser i menneskekroppen. Det er mer enn 10^28 protoner som komponerer en typisk voksen menneskekropp.

Openstax college, Anatomy & Fysiologi, Connexions nettsted

når det gjelder atomer, er disse cellene overveldende laget av bare noen få elementer. Etter vekt er menneskekroppen:

  • 65% oksygen,
  • 18,5% karbon,
  • 9,5% hydrogen,
  • 3,2% nitrogen,

og ca 4% alt annet kombinert. Det inkluderer kalsium i beinene dine, fosforet som er kritisk for DE ATP-molekylene, natrium og kalium som er nøkkelen til å regulere kroppens nevroner, og svovel, klor og magnesium som spiller nøkkelroller i kroppen din.Men selv om vi bare snakker om de fire vanligste elementene, snakker vi om bemerkelsesverdig store antall atomer. Et menneske, når du teller opp alt inni oss, er faktisk en utrolig stor samling av atomer: det er flere atomer i kroppen din enn det er stjerner i Hele Universet.

Ulike lang eksponeringskampanjer, som Hubble eXtreme Deep Field (XDF) vist her, har avslørt… tusenvis av galakser i et volum Av Universet som representerer en brøkdel av en milliondel av himmelen. Alt i alt anslår vi at det er omtrent 2 billioner galakser i det observerbare Universet, men selv om de hadde en trillion stjerner hver (et høyt estimat), ville det være flere atomer i kroppene våre enn stjerner i Universet.I TILLEGG TIL DETTE ER DET OGSÅ MULIG Å FÅ TILGANG TIL EN REKKE AV DISSE. Levay (STScI)

med hvert år som går, kan du faktisk bli overrasket over å høre at mer enn 90% av atomene som var i kroppen din, ikke lenger er der. Celler blir brutt ned, tatt inn i blodet ditt, filtrert av leveren og nyrene, og store komponenter av innholdet utskilles. I mellomtiden inntar og puster du inn nye atomer hele tiden, hvor kroppen din samler dem inn i nye molekyler og celler. På et gitt tidspunkt inneholder kroppen din omtrent (for et gjennomsnittlig menneske):

  • 4 × 1027 hydrogenatomer,
  • 2 × 1027 oksygenatomer,
  • 3 × 1026 karbonatomer og
  • 8 × 1025 nitrogenatomer.

dette er enorme tall, selv etter astronomiske standarder. Og likevel må vi spørre hvor de kommer fra.

elementene som utgjør menneskekroppen og er mest avgjørende for livet, tar opp en rekke… steder på det periodiske bordet, men alle kan genereres av prosessene til noen få forskjellige typer stjerner i Universet.

Ed Uthman, Md ,via http://web2.airmail.net/uthman/ (L); Wikimedia Commons bruker Zhaocarol (R), under c.c.a.-s.a.-3.0.

Nesten alt oksygen og hydrogen i kroppen vår kommer fra drikkevann og pusteluft. I mellomtiden kommer det meste av karbon og nitrogen i kroppene våre fra maten vi spiser. Dette gjør en forskjell: det er lettere for vann og luft å sirkulere over hele planeten og blande godt og grundig. Forutsatt at atomer ikke er opprettet eller ødelagt – en veldig god tilnærming til virkeligheten-var en brøkdel av atomene i luften du puster inn en gang i andres lunger gjennom historien, Enten Det Er Hitler, Caesar, Ramses eller Otzi The Iceman.Gitt at hydrogen og oksygen utgjør det største antallet atomer i kroppen din, og at atmosfæren og Jordens vannlegemer er der disse atomene bor, gir dette oss en metode for å nærme seg problemet: ved å vurdere antall atomer i atmosfæren og i Hele Jordens vann.

den tørre Jorden, sammenlignet med Alle Jordens hav (stor blå prikk), alt ferskvann på Jorden… (medium blå prikk), og alle elver og innsjøer På Jorden( liten blå prikk), hvorav den siste er den samme relative massen/størrelsen På Jordens atmosfære.

Howard Perlman,USGS / illustration by Jack Cook, WHOI

Jorden Er et massivt sted med et enormt antall atomer, men de fleste av disse atomene er i det indre av planeten vår. Den ytre delen av det-planetens biosfære-er den eneste komponenten vi bryr oss om når det gjelder atomer vi regelmessig samhandler med. Samlet sett er hele summen av alle vannet på Jorden, inkludert innsjøer, hav, elver,hav, iskapper, isbreer, etc., oversetter til ca 0.02% av planetens masse: 1.35 × 1021 kg. Hele atmosfæren er i mellomtiden omtrent 1-del-i-en-million av hele planeten: 5,15 × 1018 kg.

når vi gjør regnestykket for å konvertere disse til atomer, her er hva vi får:

  • 4.1 × 1040 oksygenatomer (atmosfære),
  • 4.5 × 1043 oksygenatomer (vann), og
  • 9,0 × 1043 hydrogenatomer (vann).

dette er enorme tall, spesielt i forhold til antall atomer i en menneskekropp. Men de er ikke store nok.

Uansett om vi bærer en maske eller ikke, inhalerer vi fortsatt det samme antall atomer i kroppene våre med… hvert åndedrag vi tar, og de atomene har samme sannsynlighet som de alltid gjorde for å ha vært inne i noen andre. (Jaap Arriens/NurPhoto via Getty Images)

Getty

hvis du skulle ta alle atomene i kroppen din og la dem gå tilbake til jordens naturlige miljø, og du deretter grundig blandet all luft og vann på Jorden, ville du innse et par spektakulære fakta.

  1. En av hver 21 quadrillion hydrogenatomer (2,1 × 1016 atomer) kommer fra kroppen din.
  2. En av hver 26 quadrillion oksygenatomer (2,6 × 1016 atomer) kommer fra kroppen din.

og dette gjelder for alles kropp, i gjennomsnitt, når du vurderer atomene som gjorde dem opp for et år siden.

men husk: den typiske menneskekroppen har 4 × 1027 hydrogenatomer og 2 × 1027 oksygenatomer i den! Hvis hver av oss akkumulerer atomer tilfeldig, betyr det fortsatt at hver av oss i gjennomsnitt har hundrevis av milliarder atomer som for et år siden var inne i hver annen person på Jorden. Hundrevis av milliarder atomer er i kroppen din, ikke bare fra meg og alle Andre På Jorden, men også fra dinosaurer som levde for millioner av år siden.

dette bildet viser levningen skjelettet Av Sue T-Rex, utstilt På Field Museum I Chicago…. Det er omtrent et par billioner atomer som en gang var inne Sue som nå utgjør kroppen din i dag.

Dallas Krentzel /Flickr

det er bare fordi atomer er så små, og det er så mange av dem inne i hver av oss, at dette er mulig. Hvis atomer var større og mer massive, og vi ble laget av færre av dem, ville dette være et mye vanskeligere forslag. Men virkeligheten er at vi er laget av ekstremt små byggesteiner, og det er flere av dem i hver av oss enn det er kilo I Jorden, stjerner i det observerbare Universet eller sandkorn i Hele Solsystemet.faktisk, akkurat nå, hvis du tar et dypt pust og deretter puster ut, når et år går, vil omtrent ett atom fra det pusten ende opp i hver annen person på Jordens lunger når som helst. Med andre ord har du sannsynligvis omtrent ett atom Fra Cæsars siste pust i lungene akkurat nå.

hvert menneskelig pust inneholder omtrent 10^19 atomer, noe som betyr at selv i vår godt blandet… atmosfære, du har sannsynligvis rundt 1 atom som var på et tidspunkt en del av noe pust noensinne pustet i menneskets historie.

Sasha Kargaltsev/flickr

kroppene våre ser ut til å forbli omtrent det samme fra år til år, men faktum er at vi faktisk utviser atomene inni oss hele tiden:karbonet vi puster ut i karbondioksid er karbonet som komponerer kroppene våre, vannet vi skiller ut når vi urinerer er hydrogen og oksygen fra kroppene våre, og de andre elementene, i en kombinasjon av svette, urin og fast avfall, forlater også kroppene våre regelmessig.I Mellomtiden puster vi luft, drikker vann og spiser planter og dyr, og det bringer nye atomer inn i kroppene våre for å erstatte de vi stadig mister. Planet Earth er et grovt lukket system så langt atomene i vår biosfære går, noe som betyr at disse små, mikroskopiske komponentene i vår verden uunngåelig vil spre seg hvor vann og luft får lov til å gå.

fra makroskopiske skalaer ned til subatomære, spiller størrelsene på de grunnleggende partiklene bare a… liten rolle i å bestemme størrelsen på komposittstrukturer. Om byggesteinene er virkelig grunnleggende og / eller punktlignende partikler er fortsatt ikke kjent, men Vi forstår Universet fra store, kosmiske skalaer ned til små, subatomære. Det er nesten 10^28 atomer som utgjør hver menneskekropp totalt.

Magdalena Kowalska / CERN/ISOLDE team

Hver gang du puster inn, puster du atomer av luft som en gang var inne i et annet menneske. Hver gang du tar en drink med vann, drikker du vann som en gang var inne i et annet menneske. Og hver bit av mat du tar består av atomer som var inne i en annen person. Vi deler alle den samme planeten, den samme biosfæren, og — på et grunnleggende nivå-selv de samme atomer.

på atomnivå er vi alle utrolig dypt forbundet. Inne i kroppen din, akkurat nå, er hundrevis av milliarder atomer som en gang var inne i hverandre menneske på Jorden. Gjennom generasjonene og eonene fortsetter de samme atomene å gjøre opp alt: atomene til dinosaurene, plantene, trilobittene og til og med de encellede organismene som en gang dominerte planeten vår, er nå inne i deg.

det er din tur nå. Få mest mulig ut av det.