• Começa Com Um Estrondo

Quantos átomos temos em comum uns com os outros?

Dentro de cada um de nós estão nossos órgãos, células, moléculas e átomos. Nas menores escalas de todas, existem mais de 10²⁸ partículas subatômicas em nossos corpos, um número enorme. Se fizermos as perguntas de quantos deles estiveram dentro do corpo de outra pessoa em algum momento, obteremos uma resposta assustadoramente grande. (GETTY)

Todos nós compartilhamos átomos com todas as pessoas, vivas ou mortas, na Terra. Há mais em comum entre nós do que você imagina.

Quando você come, bebe líquidos ou até respira o ar, muitos desses átomos acabam sendo incorporados ao seu corpo. Quando você sua, exala e secreta ou excreta matéria do seu corpo, esses átomos voltam para a biosfera da Terra, onde podem acabar sendo incorporados aos corpos de outras pessoas. Aqui na Terra, tudo está conectado.

Mas até que ponto estamos conectados? Em particular, quantos átomos em nossos corpos estavam no corpo de outro humano em algum momento? Compartilhamos átomos em comum com todos os vivos hoje? Com todos que já viveram? Com o rei Tut, Cleópatra, Júlio César, George Washington, etc.? A resposta é fascinante: não apenas temos centenas de bilhões de átomos que já estiveram no corpo de todos os outros, mas também temos aproximadamente 1 átomo em nosso corpo de cada respiração que todo ser humano já deu. Aqui está como sabemos.

O corpo humano, como convencionalmente pensamos, é composto de órgãos que são feitos de células. Mas em um nível ainda menor, tudo dentro de nós é composto de átomos: um número enorme deles devido ao seu tamanho extremamente pequeno. (PIXABAY USUÁRIO PUBLICDOMAINPICTURES)

Vamos começar dando uma olhada no que o corpo humano realmente é. Você pode pensar em si mesmo como uma coleção de seus órgãos macroscópicos e as células que os compõem. Que você não é nada além de ossos, músculos, pele e outros órgãos dentro de você. Mas do ponto de vista celular, isso representa apenas 4% das células do seu corpo. Os outros 96% são divididos, aproximadamente uniformemente, entre as células do sangue e as células bacterianas que vivem em seu corpo.

As células do sangue (principalmente glóbulos vermelhos) vivem apenas por cerca de 4 meses cada, momento em que são quebradas, seus componentes são excretados e substituídos por novas células que foram criadas na medula óssea. As bactérias vivem em todos os lugares que podem: existem cerca de um milhão de células bacterianas em cada centímetro quadrado de sua pele e dezenas de trilhões de células bacterianas prosperando em seu trato digestivo.

Os elementos do corpo humano. Enquanto, em massa, somos principalmente Oxigênio, Carbono, Nitrogênio e Hidrogênio, existem dezenas de elementos essenciais aos processos vitais no corpo humano. Existem mais de 1⁰²⁸ prótons que compõem um corpo humano adulto típico. (OPENSTAX COLLEGE, ANATOMIA & FISIOLOGIA, SITE DE CONEXÕES)

Em termos de átomos, essas células são predominantemente feitas de apenas alguns elementos. Em peso, o corpo humano é:

• 65% de oxigênio,
• 18,5% de carbono,
• 9,5% de hidrogênio,
• 3,2% de nitrogênio,

e cerca de 4% de tudo o resto combinado. Isso inclui o cálcio em seus ossos, o fósforo crítico para as moléculas de ATP, o sódio e o potássio que são fundamentais para regular os neurônios do seu corpo e o enxofre, cloro e magnésio que desempenham papéis importantes em seu corpo.

Mas mesmo se falarmos apenas dos quatro elementos mais comuns, estamos falando de números notavelmente grandes de átomos. Um ser humano, quando você conta tudo dentro de nós, é na verdade uma coleção incrivelmente grande de átomos: há mais átomos em seu corpo do que estrelas em todo o Universo.

Várias campanhas de longa exposição, como o Hubble eXtreme Deep Field (XDF) mostrado aqui, revelaram milhares de galáxias em um volume do Universo que representa uma fração de um milionésimo do céu. Ao todo, estimamos que existam aproximadamente 2 trilhões de galáxias no Universo observável, mas mesmo que tivessem um trilhão de estrelas cada (uma estimativa alta), haveria mais átomos em nossos corpos do que estrelas no Universo. (NASA, ESA, H. TEPLITZ E M. RAFELSKI (IPAC/CALTECH), A. KOEKEMOER (STSCI), R. WINDHORST (ARIZONA STATE UNIVERSITY) E Z. LEVAY (STSCI))

A cada ano que passa, na verdade, você pode se surpreender ao saber que mais de 90% dos átomos que estavam em seu corpo não estão mais lá. As células são quebradas, levadas para a corrente sanguínea, filtradas pelo fígado e rins, e grandes componentes de seu conteúdo são excretados. Enquanto isso, você ingere e respira novos átomos o tempo todo, onde seu corpo os monta em novas moléculas e células. A qualquer momento, seu corpo contém aproximadamente (para um humano de tamanho médio):

• 4 × 10²⁷ átomos de hidrogênio,
• 2 × 10²⁷ átomos de oxigênio,
• 3 × 10²⁶ átomos de carbono, e
• 8 × 10²⁵ átomos de nitrogênio.

São números enormes, mesmo para os padrões astronômicos. E, no entanto, temos que perguntar de onde eles vêm.

Os elementos que compõem o corpo humano e são mais essenciais à vida ocupam uma variedade de locais na tabela periódica, mas todos podem ser gerados pelos processos de alguns tipos diferentes de estrelas no Universo. (ED UTHMAN, M.D., VIA HTTP://WEB2.AIRMAIL.NET/UTHMAN/ (EU); USUÁRIO DO WIKIMEDIA COMMONS ZHAOCAROL (R), SOB C.C.A.-S.A.-3.0.)

Quase todo o oxigênio e hidrogênio em nossos corpos vem da água potável e da respiração. Enquanto isso, a maior parte do carbono e nitrogênio em nossos corpos vem dos alimentos que comemos. Isso faz a diferença: é mais fácil que a água e o ar circulem por todo o planeta e se misturem bem e completamente. Assumindo que os átomos não são criados nem destruídos – uma boa aproximação da realidade – alguma fração dos átomos de ar que você está respirando já esteve nos pulmões de outra pessoa ao longo da história, seja Hitler, César, Ramsés ou Otzi, o Homem de Gelo.

Dado que o hidrogênio e o oxigênio compreendem o maior número de átomos em seu corpo, e que a atmosfera e os corpos aquosos da Terra são onde esses átomos residem, isso nos dá um método de abordar o problema: considerando o número de átomos na atmosfera e em toda a água da Terra.

A Terra seca, em comparação com todos os oceanos da Terra (grande ponto azul), toda a água doce da Terra (ponto azul médio) e todos os rios e lagos da Terra (pequeno ponto azul), o último dos quais tem a mesma massa relativa /tamanho da atmosfera da Terra. (HOWARD PERLMAN, USGS/ILUSTRAÇÃO DE JACK COOK, WHOI)

A Terra é um lugar enorme com um número enorme de átomos, mas a maioria desses átomos está no interior do nosso planeta. A parte externa dela – a biosfera do nosso planeta – é o único componente com o qual nos importamos quando se trata dos átomos com os quais interagimos regularmente. No geral, a soma total de todos os corpos aquáticos da Terra, incluindo lagos, oceanos, rios, mares, calotas polares, geleiras, etc., se traduz em cerca de 0,02% da massa do planeta: 1,35 × 10²¹ kg. A atmosfera inteira, entretanto, é cerca de 1 parte em um milhão de todo o planeta: 5,15 × 10¹⁸ kg.

Quando fazemos as contas para convertê-los em átomos, eis o que obtemos:

• 4,1 × 10⁴⁰ átomos de oxigênio (atmosfera),
• 4,5 × 10⁴³ átomos de oxigênio (água), e
• 9,0 × 10⁴³ átomos de hidrogênio (água).

Estes são números enormes, especialmente em comparação com o número de átomos em um corpo humano. Mas eles não são grandes o suficiente.

Independentemente de usarmos uma máscara ou não, ainda estamos inalando o mesmo número de átomos em nossos corpos a cada respiração, e esses átomos têm a mesma probabilidade de sempre terem estado dentro de outra pessoa. (Jaap Arriens/NurPhoto via Getty Images)

Se você pegasse todos os átomos do seu corpo e os deixasse retornar ao ambiente natural da Terra, e então misturasse completamente todo o ar e água da Terra, você perceberia alguns fatos espetaculares.

1. Um em cada 21 quatrilhões de átomos de hidrogênio (2,1 × 10¹⁶ átomos) vem do seu corpo.
2. Um em cada 26 quatrilhões de átomos de oxigênio (2,6 × 10¹⁶ átomos) vem do seu corpo.

E isso é verdade para o corpo de todos, em média, quando você considera os átomos que os compuseram um ano atrás.

Mas lembre-se: o corpo humano típico tem 4 × 10²⁷ átomos de hidrogênio e 2 × 10²⁷ átomos de oxigênio! Se cada um de nós acumula átomos aleatoriamente, isso ainda significa que cada um de nós, em média, tem centenas de bilhões de átomos que estavam, um ano atrás, dentro de todas as outras pessoas na Terra. Centenas de bilhões de átomos estão em seu corpo não apenas de mim e de todos os outros na Terra, mas também de dinossauros que viveram há milhões de anos.

Esta imagem mostra o esqueleto remanescente de Sue, o T-Rex, em exibição no Field Museum em Chicago. Existem aproximadamente alguns trilhões de átomos que estiveram dentro de Sue e que agora compõem seu corpo hoje. (DALLAS KRENTZEL/FLICKR)

É só porque os átomos são tão pequenos, e há tantos deles dentro de cada um de nós, que isso é possível. Se os átomos fossem maiores e mais massivos, e fôssemos feitos de menos deles, esta seria uma proposta muito mais difícil. Mas a realidade é que somos feitos de blocos de construção extremamente pequenos, e há mais deles em cada um de nós do que quilos na Terra, estrelas no Universo observável ou grãos de areia em todo o Sistema Solar.

Na verdade, agora mesmo, se você respirar fundo e depois expirar, quando um ano passar, aproximadamente um átomo dessa respiração acabará nos pulmões de todas as outras pessoas na Terra a qualquer momento. Em outras palavras, você provavelmente tem aproximadamente um átomo do último suspiro de César em seus pulmões agora.

Cada respiração humana contém aproximadamente 1⁰¹⁹ átomos, o que significa que, mesmo em nossa atmosfera bem misturada, você provavelmente tem cerca de 1 átomo que em algum momento fez parte de qualquer respiração já respirada na história humana. (SASHA KARGALTSEV/FLICKR)

Nossos corpos podem parecer mais ou menos os mesmos ano a ano, mas o fato é que na verdade estamos expelindo os átomos dentro de nós o tempo todo:

• o carbono que exalamos em dióxido de carbono é o carbono que compõe nossos corpos,
• a água que excretamos quando urinamos é o hidrogênio e o oxigênio de nossos corpos,
• e os outros elementos, em uma combinação de suor, urina e resíduos sólidos, também deixam nossos corpos regularmente.

Enquanto isso, respiramos ar, bebemos água e comemos plantas e animais, e isso traz novos átomos para nossos corpos para substituir os que estamos constantemente perdendo. O planeta Terra é um sistema aproximadamente fechado no que diz respeito aos átomos em nossa biosfera, o que significa que, dado tempo suficiente para que as coisas se misturem o suficiente, esses minúsculos componentes microscópicos do nosso mundo inevitavelmente se espalharão para onde a água e o ar puderem ir.

Das escalas macroscópicas às subatômicas, os tamanhos das partículas fundamentais desempenham apenas um pequeno papel na determinação dos tamanhos das estruturas compostas. Ainda não se sabe se os blocos de construção são partículas verdadeiramente fundamentais e/ou pontuais, mas entendemos o Universo desde grandes escalas cósmicas até minúsculas e subatômicas. Existem cerca de 1⁰²⁸ átomos que compõem cada corpo humano, no total. (MAGDALENA KOWALSKA / CERN / EQUIPE ISOLDE)

Toda vez que você inspira, está respirando átomos de ar que já estiveram dentro de outro ser humano. Toda vez que você toma um gole de água, você está bebendo água que já esteve dentro de outro ser humano. E cada pedaço de comida que você come consiste em átomos que estavam dentro de outra pessoa. Todos nós compartilhamos o mesmo planeta, a mesma biosfera e – em um nível fundamental – até os mesmos átomos.

Em um nível atômico, estamos todos incrivelmente profundamente conectados. Dentro do seu corpo, neste momento, estão centenas de bilhões de átomos que um dia estiveram dentro de outros seres humanos na Terra. Ao longo das gerações e eras, esses mesmos átomos continuam a compor tudo: os átomos dos dinossauros, as plantas, os trilobitas e até os organismos unicelulares que uma vez dominaram nosso planeta estão agora dentro de você.

Agora é a sua vez. Aproveite ao máximo.

Começa com um estrondo é agora na Forbes , e republicado no Medium com um atraso de 7 dias. Ethan é autor de dois livros, Além da Galáxia , e Treknology: A ciência de Star Trek de Tricorders a Warp Drive .

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