Z każdym oddechem wchłaniamy atomy używane wcześniej przez olbrzymią mnogość innych istot zamieszkujących Ziemię. Niektóre z nich na chwilę stają się nami, by po jej upływie wrócić do wielkiego obiegu przyrody.

Pandemia wszystkich nas pozamykała w naszych prywatnych, zamaskowanych atmosferach – wiele byśmy dali, by móc oddychać powietrzem posiadanym na własność, pozbawionym zupełnie ryzyka zawirusowania. Przez nikogo niewydychanym, przez nikogo niedotykanym, nieprzepuszczonym przez rurki i wypustki nozdrzy, gazociągi tchawic, rozprężające się, zmięte worki płuc. A co, jeśli powiem ci, że to zachcianka (prawie) niemożliwa do spełnienia? Bo tak się składa, że mieszkając na Ziemi – nawet jeśli akurat wybraliśmy się na wyprawę w odludne góry – oddychamy sobą nawzajem.

Na Ziemi jest sporo materii. Nabierz dłonią odrobinę wody: w jej wnętrzu kołysać się będzie 250 tysięcy miliardów miliardów atomów, niektóre samotnie, niektóre posklejane w dziwne kształty, zygzaki przypominające zapałczane modele cząsteczek ze szkolnych lekcji chemii. A przecież to tylko niewielka porcja materii, ledwie dotkniętej naszą dłonią – tak mała, że mogłoby jej nie być. Gdybyśmy policzyli wszystkie atomy materii na Ziemi i w Ziemi, co do jednego, od tych żelaznych w jądrze planety aż po te tlenowe i azotowe mieszające się z pustką kosmosu w najwyższych warstwach atmosfery – byłaby to dzika, piękna liczba bez nazwy. Jeden i pięćdziesiąt zer. Nieudolnie moglibyśmy ją nazwać miliardem miliardów miliardów miliardów miliardów – ale po co? Wszystko, co zjemy, co z siebie wyrzucimy, co uszczkniemy z pobliskiego drzewa, co wypuścimy z naszych płuc – we wszystkim tym będą te same atomy, ciągle i ciągle krążące wzdłuż odwiecznych autostrad i cykli, wciąż i wciąż zużywane na nowo. Kos­miczny recykling oraz wieczne pożeranie atomów dawno już umarłych i uwolnionych ze wszystkich, którzy żyli przed nami. Ale niektóre z nich, no cóż, niektóre są specjalne, bo są bardziej „martwe” od innych.

Rurka z kremem

Atom to twarda sztuka. Niełatwo go rozbić, fizycy głowili się nad tym dość długo. Zresztą kiedy w końcu udało się to zrobić, stwierdzili, że byłoby lepiej, gdyby się to nigdy nie stało. Rozbijanie atomu to majstrowanie przy najbardziej podstawowych siłach trzymających cały nasz wszechświat w „kupie” i prowadzi m.in. do wytworzenia ogromnych ilości energii. Źle ukierunkowana albo wydzielona w sposób niekontrolowany energia powstająca w trakcie rozszczepienia atomu okazała się jedną z najbardziej złowieszczych sił, z jakimi miał do czynienia człowiek.

Informacja

Z ostatniej chwili! To trzecia z Twoich pięciu treści dostępnych bezpłatnie w tym miesiącu. Słuchaj i czytaj bez ograniczeń – zapraszamy do prenumeraty cyfrowej!

Subskrybuj

W przypadku większości atomów, z jakimi mamy styczność na co dzień, nie musimy na szczęście martwić się ich rozpadem. Ta właściwość dotyczy atomów dużych, takich jak uran, pluton czy radon. Mniejsze, codzienne atomy przeżuwane przez nas z jedzeniem, wdychane z powietrzem, wypijane w filiżance zielonej herbaty są zaskakująco stabilne i pozostają sobą praktycznie na zawsze.

Pomyśl: zjadasz kawałek ciastka. Słodki krem napakowany jest węglowodanami – jedno jest więc pewne: mamy tutaj skoncentrowaną mieszaninę atomów węgla, wodoru i tlenu (bo wodór i tlen to „woda” w węglo- w o d a nach). Ich idealnie foremne, sześcioboczne cegiełki składowe (zwane cukrami prostymi) powiązane są w długie łańcuchy (to w nich uwięziona zostaje woda, nadając kremowi gęstość, wilgotność i cudowną aksamitność). Gdzie indziej cukry proste łączą się po dwa, dając dwucukry, takie jak sacharoza. Ich kształt idealnie, jak klucz do zamka, pasuje do wyrastających na naszym języku receptorów słodkości. Węgiel – wszystko kręci się wokół tego węgla, to on buduje nasze ciała, to on wchodzi w skład naszego jedzenia. Zatapiasz więc zęby w słodkości nadzienia, ślinianki wybuchają, zalewając kęs mieszanką enzymów – wszystko, by ten węgiel z jedzenia uwolnić, zacząć węglowodany nadtrawiać, zanim jeszcze rozpoczną swoją wędrówkę przez przełyk w głąb nas. Życie podporządkowuje się węglowi, a ty właśnie dostarczasz swojemu organizmowi jego najcenniejsze, najbardziej napakowane energią źródło. Ale skąd ten węgiel? Przecież nie ukręcił go w makutrze cukiernik, nie został wyprodukowany w tajemniczej fabryce. Był w białym cukrze i puszystej mące, i w mleku, i w śmietanie. Za dużo ścieżek do śledzenia, skupmy się na jednej.

Cukier. Zawarty w nim węgiel, dzięki gromadzącym sporą energię wiązaniom chemicznym z wodorem, stanowi magazyn łatwo dostępnej energii. Biały cukier (chemicznie rzecz biorąc – sacharoza) jest w zasadzie ekstraktem magazynujących energię substancji zapasowych, skrzętnie odkładanych w korzeniu pewnej pozornie mało ciekawej roś­liny – buraka cukrowego.

Widząc tylko jego nadziemną część, przeszlibyśmy obok takiego buraka, nie zaszczycając go najkrótszym nawet spojrzeniem. Nudna czupryna najzwyklejszych na świecie liści. Całe szczęście, że ktoś kiedyś skosztował tego, co burak chowa pod ziemią, odkrywając nieoczekiwanie pokłady buraczanej słodkości (i dając światu nowe zmartwienie w postaci aż nadto bogatego i łatwego w przetwarzaniu źródła tuczących kalorii).

Tylko skąd burak ma ten cukier? I skąd wziął się w tym cukrze węgiel, który później tak cudnie i słodko nadział nasze ciastko? Otóż burak zrobił sobie ten cukier sam! My, ludzie, wraz z absolutnie wszystkimi zwierzętami na Ziemi musimy jedzenie zdobywać, polując, zjadając rośliny czy w inny sposób podkradając węgiel wchodzący w skład różnych organizmów (czasami zjadając je, kiedy już zakończą swój żywot, co kto lubi). Cały węgiel, jaki jest nam potrzebny, musimy zjeść. Rośliny robią to w sposób znacznie bardziej dystyngowany. One ten węgiel po prostu wdychają. Każdego dnia zielone liście roślin wciągają setkami, tysiącami mikroskopijnych szczelin, którymi usiane są ich spodnie strony, całe masy powietrza. A wraz z nimi dwutlenek węgla. Ten sam, który my traktujemy jako odpad naszej codziennej aktywności. Sam dwutlenek węgla jest substancją dość bezużyteczną, dlatego rośliny wzbogacają go w energię. Za pomocą chloroplastów chłoną energię, która w każdej sekundzie spada na ziemię w postaci deszczu fotonów wysyłanych przez Słońce. Tam, w chloroplastach właśnie, dwutlenek węgla oraz pochodzący z wody wodór łączą się w napakowane słoneczną energią cząsteczki cukrów, wysyłane później siecią wodnych autostrad do najodleglejszych zakamarków rośliny. Niektóre cząsteczki cukru roślina zużywa, by zwyczajnie żyć, inne – nadmiarowe – wysyła do roślinnych spiżarni, organów mających za zadanie gromadzić cukier na kiedy indziej.

I tu dochodzimy do sedna naszego atomowego śledztwa. Atomy węgla tak smacznie, sprytnie połączone, że wywołują na naszych językach wrażenie słodkości, to dokładnie te same atomy, które kiedyś aparatami szparkowymi wchłonął do wnętrza swoich liści burak cukrowy. Zaprawione wodorem, napakowane energią Słońca – wciąż są takie same, w czasie wędrówki do wnętrza rurki z kremem niewiele się zmieniły (chemik powiedziałby, że zmieniły stopień utlenienia, ale to raptem chemiczna kosmetyka, w stu procentach odwracalna). I choć może to brzmieć już mniej apetycznie, roślinie jest zupełnie obojętne, skąd wziął się ten dwutlenek węgla. Możesz więc zjadać w swoim słodkim kremie węgiel uwolniony z gorących źródeł Islandii i Yellowstone, zawiany nad Europę stratosferycznymi wiatrami. A może to węgiel uwolniony przez czubajkę kanię na pobliskiej łące, wydzielony przez jej grzybnię, gdy ta wgryzała się w smakowite resztki krowiego placka i szczątki gnijących roślin, ulubiony składnik kaniowej diety. Albo ten wzlatujący z lekko już nadpsutego kawałka chleba, cichutko rozkładanego przez zieloną pleśń w zapomnianym kącie kuchennej szafki. A może to dwutlenek węgla, który na scenie wyrzuciła ze swojego gardła diwa, wyśpiewując Un bel di, vedremo, przyprawiając widownię Madame Butterfly o dreszcze i gęsią skórkę.

Powietrze dinozaurów

W zasadzie robiąc w tej chwili wdech albo zjadając ulubiony smakołyk – robiąc cokolwiek, co wiąże się z przyjmowaniem do organizmu atomów – bierzesz udział w wielkim, planetarnym recyklingu najmniejszych cegiełek materii. Pomijając skomplikowane wyliczenia i matematyczne fikołki (w skład których wchodziłyby: liczba atomów na Ziemi, frakcja atomów „realnie” dostępnych człowiekowi, liczba atomów w naszym ciele oraz tempo ich „wymiany” wraz z umierającymi i usuwanymi z organizmu komórkami), bardzo łatwo można wykazać, że szansa np. na wdychanie atomów, które ktoś inny wydycha, wynosi – uwaga – 100%! W swoim życiu nie tylko więc zapewne oddychaliśmy atomami, którymi oddychali i będą oddychać wszyscy żyjący na Ziemi ludzie. Przez twoje płuca przewinęły się z niemal stuprocentowym prawdopodobieństwem atomy, które miał w sobie Albert Einstein. I Louis Armstrong. I Frida Kahlo. I ekspedientka z osiedlowego spożywczaka. I każda inna osoba, która miała przyjemność stąpać po Ziemi.

Jest oczywiście sposób, by – choć przez chwilę – oddychać powietrzem znacznie od nas starszym. Ba! Cząsteczkami, które prawie na pewno nie znajdowały się w płucach żadnego innego człowieka. Trzeba w tym celu wybrać się na wycieczkę. Dwutlenek węgla w naszej atmo­sferze, choć w sporej części krąży tam i z powrotem między różnymi zawierającymi węgiel cząsteczkami, czasami trafia do „węglowego więzienia”. Zdarza się tak, gdy wchłonięty zostaje przez organizm zamykający go w przejrzystych kryształkach węglanu wapnia, twardych i niemalże zupełnie nierozpuszczalnych w wodzie. Potrafią coś takiego zrobić m.in. otwornice, maleńkie pierwotniaki żyjące w mikroskopijnych, węglanowych skorupkach. Miliardy takich otwornic zamieszkiwały i zamieszkują ziemskie oceany. Węgiel zamknięty w ich pancerzykach po śmierci otwornic zwyczajnie opada na dno mórz i zostaje tam, zmieniając się z czasem w twardą wapienną skałę. Węgiel skazany na wieczny bezruch – chyba że pomożemy mu się z tej skały wydostać.

Pewnego razu, ucząc grupę młodych ludzi o atomach i ich nieustannej wędrówce, wybrałem się z moimi słuchaczami do Doliny Mnikowskiej. Jej strome, białe ściany to właśnie pokłady wapienia, pozostałości ciepłych mórz, które na tych terenach rozlewały się w erze mezozoicznej. Setki i tysiące ton zamkniętego w kamieniu, starożytnego dwutlenku węgla. Wziąłem do ręki okruch wapiennej skały. Rozkruszyłem w palcach, wrzuciłem do niewielkiej plastikowej torebki. Całość zalałem odrobiną octu. Skała nagle ożyła, kwas z octu wgryzł się w kamień i uwolnił prehistoryczny węgiel, buzujący w sycącej, pienistej masie dwutlenku węgla nagle wydostającego się ze swojego zamknięcia. Możemy wciągnąć haust takiego, lekko pachnącego octem gazu. Byle nie za dużo – dwutlenek węgla to w końcu odpad naszego oddychania, w przeciwieństwie do życiodajnego tlenu. Tym prostym trikiem, rodem jak z zestawu małego chemika, przywróciliśmy do współczesnych strumieni CO2 krążących w atmosferze małą jego porcję nigdy niewdychaną i niewydychaną przez człowieka. Może oddychał nim 100 mln lat temu dinozaur? A może uwolnił się z jakiejś jurajskiej padliny albo z wulkanu plującego akurat wtedy ogniem i lawą na wszystkie strony?

Kosmiczne purchawki

Sama myśl, że nic na tej planecie nie jest naprawdę nasze – i że wszyscy ciągle i w każdej minucie przepuszczamy przez siebie całe masy cudzych atomów, już przez kogoś innego użytych, a potem przywróconych do obiegu i na nowo wykorzystanych przez zjadane przez nas organizmy – to koncepcja do głębi inspirująca. Na poziomie biologii jesteśmy częścią cyklu życia i śmierci, ale to poziom niżej ujawnia się prawdziwa jedność wszystkiego na Ziemi. Nic nie jest specjalne, zasadniczo nic nie wyróżnia się w tej buzującej, bulgoczącej atomowej zupie. Ot, niektóre atomy na chwilę stają się nami, dając nam możliwość świadomego życia, by po tej „chwili” wrócić do obiegu, trafić do kogoś innego lub na zawsze zostać uwięzionymi gdzieś w mrokach oceanicznych głębin.

Ale to bynajmniej nie koniec – jest kolejny poziom. Bo moglibyśmy zapytać, skąd te atomy w ogóle wzięły się na Ziemi? Węgiel, ten z naszej rurki z kremem i ten w każdym milimetrze rosnącego na naszej głowie włosa – cały ten węgiel był tutaj od początku Ziemi. Ale nie wziął się znikąd. Atomy w kosmosie, na samym jego początku, były stosunkowo mało ekscytujące. Wszechświat w swojej młodości składał się prawie wyłącznie z wodoru i helu – dwóch najlżejszych pierwiastków, gazów tworzących w prakosmosie wielkie, kotłujące się obłoki i mgławice. Wszystko się zmieniło, gdy po 300–400 mln lat obłoki te zgęstniały na tyle, że pozapalały się w nich pierwsze gwiazdy. Gwiazdy to alchemiczne wonderlandy, kuźnie pierwiastków chemicznych, które powstają tam w serii kolejnych reakcji termojądrowych, sklejających ze sobą w astronomicznie wysokich temperaturach prostsze jądra atomowe. We wnętrzach gwiazd dochodzi więc do narodzin kolejnych pierwiastków i w wielu przypadkach (gdy gwiazda nie jest zbyt duża) cały proces zatrzymuje się na węglu. Taka gwiazda umiera spokojnie, powoli tracąc swoje (już wzbogacone w ciężkie pierwiastki) zewnętrzne warstwy i pozostawiając białego karła – gęsto upakowaną, rozżarzoną do białości kulę węgla. Czasami jednak, jeśli gwiazda jest wystarczająco duża, w jej wnętrzu węgiel wchodzi w kolejne reakcje termojądrowe coraz gorętsze i coraz gwałtowniejsze, w których powstają następne cięższe pierwiastki: tlen, siarka, krzem, nikiel, żelazo. Na żelazie się kończy, to absolutny kres możliwości „zwykłej” gwiazdy. Żelazne jądro wielkiej gwiazdy, otoczone – jak w wielowarstwowej kosmicznej cebuli – pokładami kolejnych lżejszych pierwiastków, zapada się. Gwiazdę rozrywa fala uderzeniowa, miażdżąca jądro do postaci gwiazdy neutronowej, a czasami wręcz tworząc czarną dziurę. Z kolei energia uwolniona przez tę eksplozję (zwaną supernową) jest tak wielka, że w ułamku sekundy produkuje całe spektrum innych, cięższych od żelaza pierwiastków. Gwiazda kończy życie w gigantycznym, kosmicznym fajerwerku, rozrzucając swoje rozerwane ciało na wszystkie strony, obsypując kosmos deszczem pierwiastków ze wszystkich zakątków tablicy Mendelejewa.

Lubię o tym myśleć jak o wielkiej farmie kosmicznych purchawek. Ros­ną one, puchną przez miliardy lat, jarząc się swoim gwiezdnym blaskiem, po czym umierają w bezgłośnych, gigantycznych eksplozjach. Wszystko, co po sobie zostawiają, to chmury gwiezdnego pyłu, chemiczne zarodniki wirujące w przestrzeni, mieszające się z pustką, wędrujące wzdłuż kos­micznych autostrad. Gdzieniegdzie, zrządzeniem przypadku, zagęszczające się powoli, zapalające w swoich wnętrzach nowe gwiazdy, a wokół nich planety ulepione z tego gwiezdnego pyłu, czasami – jak w przypadku Ziemi – mające go dość, by stworzyć na ich powierzchni życie… W galaktyce takiej jak nasza Droga Mleczna wybuchają dwie–cztery supernowe na stulecie. Gdy pomyślimy o wszechświecie z jego miliardami galaktyk, nagle mamy wizję nieustannie strzelającego fajerwerkami kosmosu, a w tym wszystkim ze szczątków martwych gwiazd rodzimy się my i nam podobni, by choć przez chwilę powymieniać się w naszych wdechach i wydechach prehistorycznymi atomami.

Podziel się tym tekstem ze znajomymi z zagranicy lub przeczytaj go po angielsku na naszej anglojęzycznej stronie Przekroj.pl/en!