En atmósfera de la Tierra se compone principalmente de nitrógeno (N 2 78%) y oxígeno (O 2 , 21%), que en conjunto constituyen alrededor del 99% de su volumen total. El 1% restante contiene todo tipo de cosas, como argón, agua y dióxido de carbono, pero ignorémoslas por ahora.
Como probablemente sepa, el oxígeno que respiramos lo producen las plantas a partir del agua y el dióxido de carbono como subproducto de fotosíntesis . Por el contrario, los animales (incluidos los humanos) utilizan el oxígeno para quemar compuestos orgánicos (como azúcares, grasas y proteínas) y convertirlos de nuevo en agua y dióxido de carbono, obteniendo energía en el proceso. También lo hacen muchas bacterias y hongos, y parte del oxígeno se quema en procesos abióticos como los incendios forestales y la oxidación de minerales.
El resultado es que los ciclos de oxígeno son bastante rápidos dentro y fuera de la atmósfera. Según el artículo de Wikipedia al que acabo de enlazar, el tiempo medio que una molécula de oxígeno pasa en la atmósfera antes de ser quemada o eliminada del aire de otra forma es de unos 4.500 años. El más reciente conocido Homo erectus fósil data de hace unos 143.000 años, por lo que la probabilidad de que una determinada molécula de oxígeno que golpea tu cara hoy haya existido desde esa época es de aproximadamente $\exp(- 143000 / 4500) = \exp(-31.78) \approx 1.58 \times 10^{-14}$ es decir, básicamente cero.
Por supuesto, el oxígeno átomos utilizados para la respiración no desaparecen en ninguna parte: simplemente pasan a formar parte de las moléculas de agua y dióxido de carbono. Los que acaban en dióxido de carbono suelen volver a fotosintetizarse en oxígeno libre muy pronto, a menos que queden atrapados en un sedimento carbonatado o algo parecido. Los átomos de oxígeno que acaban en el agua, en cambio, pueden pasar mucho tiempo en los océanos antes de ser reciclados de nuevo en el aire; si no me equivoco, la cantidad total de oxígeno en la Tierra es de 1.000 millones de toneladas. hidrosfera es unas 1.000 veces mayor que en la atmósfera, por lo que la duración media del ciclo también debería ser unas 1.000 veces mayor. Sin embargo, al final, incluso el oxígeno de los océanos vuelve a la atmósfera. Así, mientras que el oxígeno moléculas que respiras puede que no exista desde hace más de unos pocos miles de años, el átomos en que consisten existen desde largo antes de los dinosaurios.
¿Y el nitrógeno? Quizás un poco sorprendente, dado lo inerte que suele ser el nitrógeno, es también ciclados activamente por la biosfera . Desgraciadamente, la velocidad real a la que se produce este ciclo parece ser aún poco conocida, lo que dificulta la estimación de los tiempos medios de ciclo.
Si estoy leyendo estas tablas correctamente, se calcula que el flujo anual (natural) de nitrógeno que entra y sale de la atmósfera oscila entre 40 y 400 teragramas al año, mientras que el contenido total de nitrógeno atmosférico es de aproximadamente 4 zettagramas .
Esto situaría el tiempo medio de vida de una molécula de nitrógeno en la atmósfera entre 10 y 100 millones de años, muy por encima del tiempo transcurrido desde Homo erectus apareció por primera vez (hace unos 1,8 millones de años). Por lo tanto, parece que la mayoría de las moléculas de aire que le rodean han existido probablemente desde los tiempos de Homo erectus y algunos de ellos incluso podrían haber estado presentes durante la época de la dinosaurios que terminado hace unos 66 millones de años.
