氘是一种天然存在的氢同位素,它在宇宙大爆炸发生后的不久便产生了,其含量相对于正常的氢来说并不算多。它与正常的氢原子之间的差异,只是在原子核的质子以外,还多了一个中子,而你会在完全注意不到任何不妥的情况下,喝下一杯由氘构成的水。这种同位素较大的质量,使得氘成为一种有用的原子识别物。比如当湖面的水蒸发时,相比于那些因为安了氘“耳朵”而增重的水分子,正常的分子从水面逃逸就会容易很多。干热环境会使得湖泊及地下水具有富集氘同位素的趋势,这种效应会使得不同水样之间出现差异,并足以让科学家们推断出水源所在地的气候、海拔及纬度。你和其他生物也会喝下这些含有氘的水,因此这些揭示原子踪迹的标记物也会存在于你的身体里。
数以千计的对世界各地水资源的同位素分析已展开,尤其是北美及欧洲地区,详细的分布图可以帮助我们去比对特定区域人群的头发、指甲与骨骼含氘量。
犹他大学的生态学家詹姆斯·伊尔林格( James ehleringer)和他的团队一起,分析了大量人类毛发中氘氢比之间的微弱差异,发现通过喝水、喝咖啡或是喝本地牛奶等途径,地下水中的原子会成为人体内稳定的部分,这一成果的论文发表在《美国国家科学院院刊》上。相比于空气交换,地下水中的原子转化为身体水分或更稳定的固体结构是一个缓慢的过程,例如毛囊需要一周的时间才能将环境中的氢原子沉积到正在生长的发根,不过这个过程一旦发生便是永久的。
你身体中固体部分氘同位素的丰度反映了你所喝水的同位素构成,从而又进一步反映了水源地的气候状况。在上述论文中,全美氘“同位素地图”署用不同颜色来展现丰度,代表高丰度值的明亮橙红色覆盖了温暖的得克萨斯,并渐变到代表低丰度值的深蓝色,覆盖的位置则是那些潮湿阴冷的西北各州。

尽管你身体中大多数水分子是通过饮食的方式进入,但水蒸气还是会在每一阵微风袭来时碰撞着你的身体,并在每一次呼吸时洗刷着你的呼吸系统,其中一些便会通过肺部的海绵体扩散,并随着你吸入的氧气一同进入到血液中。泪水中的氢键也会将空气中的水分拉到你的眼睛里,而与此同时,还有一些水蒸气分子钻到了你头发中的细微缝隙中。和一些理发师聊天,或许会让你加深对此的认知。

“当然了!”她说道,“你的头发是鳞片状的,看上去有点像松果，使用吹风机时或者在炎热的天气里,鳞片会打开,并将内部暴露在空气中；这时,水分就会更容易地进入到头发中,并让头发看起来更厚实。”
卷发则更加明显,因为卷发的鳞片难以紧密地重叠,水蒸气会更容易地穿过缝隙。有时候,你甚至可以眼睁睁地看着这样的头发在潮湿的天气中出现变化。“我可以迅速判断外面的空气是不是很潮湿,”帕蒂说,“因为顾客的头发会比平时更蓬松。‘’

水分子在你和大气之间存在着交换,这也意味着你和环境之间或多或少是相连的。同时,尽管气态的水分子来去自由,构成它的这些原子还是在你体内搭建起了异常稳定的组织结构。当你的头发吸收或释放水分子时,毛发纤维中的蛋白质也会跟这些过客做一些氢原子“贸易”。你的头发不仅会和空气共享氢原子—通过这种方式,你与居于一室的其他所有人都共享了这些位于发梢的原子。

当抵达一个新地方几小时之内,你头发中就会有约1/10的氢原子是从外界进入角蛋白的;三到四天内,你头发中的水分就会和周围环境的水蒸气达到完全的平衡状态。但大多数构成蛋白质与其他生物分子的结构性氢原子,则是通过饮食渠道进入了你的身体。