Articles

Hur Många Atomer Har Vi Gemensamt Med Varandra?

inuti var och en av oss är våra organ, celler, molekyler och atomer. På de minsta skalorna av alla, där… finns mer än 10^28 subatomära partiklar i våra kroppar, ett enormt antal. Om vi ställer frågorna om hur många av dem som har varit inne i en annan persons kropp någon gång får vi ett oroväckande stort svar.

Getty

När du äter mat, dricker vätskor eller till och med andas in i luften, slutar många av dessa atomer att bli införlivade i din kropp. När du svettas, andas ut och antingen utsöndrar eller utsöndrar materia från din kropp, går dessa atomer tillbaka till jordens biosfär, där de så småningom kan hamna i andras kroppar. Här på jorden är allt kopplat.

men hur anslutna är vi? I synnerhet, hur många av atomerna i våra kroppar var i en annan människas kropp någon gång? Delar vi atomer gemensamt med alla levande idag? Med alla som någonsin levt? Med kung Tut, Cleopatra, Julius Caesar, George Washington, etc.? Svaret är fascinerande: inte bara har vi alla hundratals miljarder atomer som en gång var i alla andras kroppar, men vi har ungefär 1 atom i vår kropp från varje andetag som varje människa någonsin har tagit. Så här vet vi.

människokroppen, som vi konventionellt tänker på det, består av organ som är gjorda av celler. Men… på en ännu mindre nivå består allt inom oss av atomer: ett enormt antal av dem på grund av deras överväldigande lilla storlek.

användar PublicDomainPictures

låt oss börja med att ta en titt på vad människokroppen egentligen är. Du kanske tänker på dig själv som en samling av dina makroskopiska organ och cellerna som utgör dem. Att du bara är ben, muskler, hud och de andra organen inuti dig. Men ur cellulär synvinkel utgör det bara 4% av cellerna i kroppen. De övriga 96% delas, ungefär jämnt, mellan dina blodkroppar och bakterieceller som lever på och i kroppen.

blodcellerna (mestadels röda blodkroppar) lever bara i cirka 4 månader per styck, vid vilken tidpunkt de bryts ner, deras komponenter utsöndras och ersätts av nya celler som skapades i din benmärg. Bakterier lever överallt som de kan: det finns cirka en miljon bakterieceller på varje kvadrattum av huden, och tiotals biljoner bakterieceller blomstrande i mag-tarmkanalen.

elementen i människokroppen. Medan, av massa, vi är mestadels syre, kol, kväve och väte,… det finns dussintals element som är väsentliga för livsprocesser i människokroppen. Det finns mer än 10^28 protoner som komponerar en typisk vuxen människokropp.

Openstax college, Anatomy & fysiologi, Connexions webbplats

När det gäller atomer är dessa celler överväldigande gjorda av bara några element. I vikt är människokroppen:

  • 65% syre,
  • 18,5% kol,
  • 9,5% väte,
  • 3,2% kväve,

och ca 4% Allt annat kombinerat. Det inkluderar kalcium i dina ben, fosforkritisk för de ATP-molekylerna, natrium och kalium som är nyckeln till att reglera kroppens neuroner och svavel, klor och magnesium som spelar nyckelroller i kroppen.

men även om vi bara pratar om de fyra vanligaste elementen talar vi om anmärkningsvärt stort antal atomer. En människa, när du räknar upp allt inom oss, är faktiskt en otroligt stor samling atomer: det finns fler atomer i din kropp än det finns stjärnor i hela universum.

olika kampanjer med lång exponering, som Hubble eXtreme Deep Field (XDF) som visas här, har avslöjat… tusentals galaxer i en volym av universum som representerar en bråkdel av en miljondel av himlen. Allt sagt, vi uppskattar att det finns cirka 2 biljoner galaxer i det observerbara universum, men även om de hade en biljon stjärnor vardera (en hög uppskattning) skulle det finnas fler atomer i våra kroppar än stjärnor i universum.NASA, ESA, H. Teplitz och M. Rafelski (IPAC / Caltech), A. Koekemoer (STScI), R. Windhorst( Arizona State University) och Z. Levay (STScI)

med varje år som går, kan du faktiskt bli förvånad över att mer än 90% av atomerna som fanns i din kropp inte längre finns där. Celler bryts ner, tas in i blodomloppet, filtreras av levern och njurarna, och stora komponenter i deras innehåll utsöndras. Under tiden tar du in och andas in nya atomer hela tiden, där din kropp monterar dem i nya molekyler och celler. Vid varje given tidpunkt innehåller din kropp ungefär (för en medelstor människa):

  • 4 kg 1027 väteatomer,
  • 2 kg 1027 syreatomer,
  • 3 kg 1026 kolatomer och
  • 8 kg 1025 kväveatomer.

dessa är enorma siffror, även av astronomiska standarder. Och ändå måste vi fråga var de kommer ifrån.

de element som utgör människokroppen och är mest väsentliga för livet tar upp en mängd olika… platser på det periodiska systemet, men alla kan genereras av processerna för några olika typer av stjärnor i universum.

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

nästan allt syre och väte i våra kroppar kommer från dricksvatten och andningsluft. Samtidigt kommer det mesta av kol och kväve i våra kroppar från maten vi äter. Detta gör skillnad: det är lättare för vatten och luft att cirkulera över hela planeten och blanda väl och noggrant. Förutsatt att atomer varken skapas eller förstörs — en riktigt bra approximation av verkligheten — var en del av luftens atomer du andas in en gång i någon annans lungor genom historien, oavsett om det är Hitler, Caesar, Ramses eller Otzi The Iceman.med tanke på att väte och syre utgör det största antalet atomer i din kropp, och att atmosfären och jordens vattniga kroppar är där dessa atomer finns, ger detta oss en metod att närma sig problemet: genom att överväga antalet atomer i atmosfären och i hela jordens vatten.

den torra jorden, jämfört med alla jordens hav (stor blå prick), allt sötvatten på jorden… (medium blue dot), och alla floder och sjöar på jorden (small blue dot), varav den sista är samma relativa massa/storlek av jordens atmosfär.Howard Perlman, USGS / illustraion av Jack Cook, WHOI

jorden är en massiv plats med ett enormt antal atomer, men de flesta av dessa atomer är i det inre av vår planet. Den yttre delen av den — vår planets biosfär — är den enda komponenten som vi bryr oss om när det gäller de atomer vi regelbundet interagerar med. Sammantaget är hela summan av alla vattniga kroppar på jorden, inklusive sjöar, hav, floder, hav, iskappar, glaciärer etc., översätts till cirka 0,02% av planetens massa: 1,35 1021 kg. Hela atmosfären är under tiden cirka 1-del-i-en-miljon av hela planeten: 5,15 1018 kg.

När vi gör matten för att omvandla dessa till atomer, här är vad vi får:

  • 4.1 Aci 1040 syreatomer (atmosfär),
  • 4.5-1043-syreatomer (vatten) och
  • 9,0-1043-väteatomer (vatten).

dessa är enorma tal, särskilt jämfört med antalet atomer i en mänsklig kropp. Men de är inte tillräckligt stora.

oavsett om vi bär en mask eller inte, inhalerar vi fortfarande samma antal atomer i våra kroppar med… varje andetag vi tar, och dessa atomer har samma sannolikhet som de alltid gjorde för att en gång varit inne i någon annan. (Jaap Arriens/NurPhoto via Getty Images)

Getty

Om du skulle ta alla atomer i din kropp och låta dem återvända till jordens naturliga miljö, och du sedan grundligt blandade all luft och vatten på jorden, skulle du inse ett par spektakulära fakta.

  1. en av varje 21 quadrillion väteatomer (2,1 1016-atomer) kommer från din kropp.
  2. en av varje 26 quadrillion syreatomer (2,6 1016-atomer) kommer från din kropp.

och detta gäller för allas kropp, i genomsnitt, när man tänker på de atomer som gjorde dem för ett år sedan.

men kom ihåg: den typiska människokroppen har 4 1027 väteatomer och 2 1027 syreatomer i den! Om var och en av oss ackumulerar atomer slumpmässigt betyder det fortfarande att var och en av oss i genomsnitt har hundratals miljarder atomer som för ett år sedan var inne i varje annan person på jorden. Hundratals miljarder atomer finns i din kropp, inte bara från mig och alla andra på jorden, utan också från dinosaurier som levde för miljontals år sedan.

denna bild visar restskelettet av Sue The T-Rex, som visas på Field Museum i Chicago…. Det finns ungefär några biljoner atomer som en gång var inne Sue som nu utgör din kropp idag.

Dallas Krentzel/Flickr

det är bara för att atomer är så små, och det finns så många av dem inom var och en av oss, att detta är möjligt. Om atomer var större och mer massiva, och vi gjordes av färre av dem, skulle detta vara ett mycket svårare förslag. Men verkligheten är att vi är gjorda av extremt små byggstenar, och det finns fler av dem i var och en av oss än det finns kilo i jorden, stjärnor i det observerbara universum eller sandkorn i hela solsystemet.faktum är att just nu, om du tar ett djupt andetag och sedan andas ut, när ett år går, kommer ungefär en atom från det andetaget att hamna i varannan person på jordens lungor när som helst. Med andra ord har du förmodligen ungefär en atom från Caesars sista andetag i lungorna just nu.

varje mänskligt andetag innehåller cirka 10^19 atomer, vilket innebär att även i vår välblandade… atmosfär, du har förmodligen runt 1 atom som vid ett tillfälle var en del av något andetag som någonsin andades i mänsklig historia.

Sasha Kargaltsev / flickr

våra kroppar kan tyckas förbli ungefär desamma från år till år, men faktum är att vi faktiskt utvisar atomerna inuti oss hela tiden:

  • kolet vi andas ut i koldioxid är kolet som komponerar våra kroppar,
  • vattnet som vi utsöndrar när vi urinerar är väte och syre från våra kroppar,
  • och de andra elementen, i en kombination av svett, urin och fast avfall, lämnar också våra kroppar regelbundet.

under tiden andas vi luft, dricksvatten och äter växter och djur, och det ger nya atomer i våra kroppar för att ersätta de vi ständigt förlorar. Planeten jorden är ett grovt slutet system så långt som atomerna i vår biosfär går, vilket innebär att dessa små, mikroskopiska komponenter i vår värld oundvikligen kommer att spridas vart vatten och luft får gå.

från makroskopiska skalor ner till subatomära, spelar storlekarna på de grundläggande partiklarna bara a… liten roll vid bestämning av storleken på kompositstrukturer. Huruvida byggstenarna verkligen är grundläggande och / eller punktliknande partiklar är fortfarande inte känt, men vi förstår universum från stora kosmiska skalor ner till små, subatomära. Det finns nästan 10^28 atomer som utgör varje människokropp totalt.

Magdalena Kowalska / CERN/ISOLDE team

varje gång du andas in, andas du atomer av luft som en gång var inne i en annan människa. Varje gång du dricker vatten dricker du vatten som en gång var inne i en annan människa. Och varje matbit du tar består av atomer som var inne i en annan person. Vi delar alla samma planet, samma Biosfär och — på en grundläggande nivå — till och med samma atomer.

på atomnivå är vi alla otroligt djupt anslutna. Inuti din kropp, just nu, finns hundratals miljarder atomer som en gång var inuti varandra människa på jorden. Genom generationerna och eonerna fortsätter samma atomer att göra upp allt: dinosauriernas atomer, växterna, trilobiterna och till och med de encelliga organismerna som en gång dominerade vår planet är nu inne i dig.

det är din tur nu. Gör det mesta av det.