1832年1月16日，皇家海軍小獵犬號（貝格爾號）停泊在了位於非洲西北炎熱海岸之外的佛得角群島。站在這艘不列顛雙桅帆船甲板上的是年輕的查理·達爾文，此時他剛剛踏上征程幾周的時間，而這段旅途後來促成了他的著作《物種起源》。在他的日記中，達爾文記錄了一件事：炎熱的赤道空氣中，總是混有一些奇怪的顆粒。顆粒中是一種藻類的玻璃質外殼，如今的科學家們都知道這來自於「硅藻」，而當時的自然學家則稱之為「纖毛蟲」：
空氣總是朦朦朧朧，而這是由一種不能被識別的細沙從天而降所致，並且會輕微地損壞天文儀器。在我們停泊到普拉亞港的前一天早晨，我收集了一小包這種棕色細沙，而它們是由桅桿頂上的風信旗布從風中過濾而來。萊伊爾先生也給了我四包這樣的細沙，它們掉落在群島北邊數百英里外的一條船上。艾倫伯格教授發現這些細沙很大一部分是由纖毛蟲構成……落下的沙量巨大，甲板上到處都是「塵土」，還會傷人的眼睛；由於空氣昏暗不明，船舶不得不停到岸邊。即便遠離非洲大陸超過1000英里，它們還是會經常落到甲板上。
20多年後，達爾文發表了他的證據，證明所有地球生命都和同一個祖先相關聯。但直到又一個半世紀之後，佛得角細沙所掩蓋的原子關聯才被揭示了出來。
達爾文不知道的是，一條自然形成的風帶，正捲著大量粉碎的沉積物從撒哈拉沙漠向他刮來，其中包括1000英里（1600千米）以東的一個特殊風沙點，如今位於非洲國家乍得境內的博德累盆地（Bodele Depression）。這裡彙集了很多偶然性的因素，比如季風，將風力聚焦起來的兩座山脈，以及乾涸的海床——7000年前，這裡曾經有一個淡水內海，面積接近今天加州的大小。如今乍得湖在這裡留下的只是它殘留的遺跡，曾是世界最大湖泊的湖床如今暴露在外，成了世界上大氣沙塵的最大單一源頭。趕上風況合適的時候，博德累盆地就像是一把麵粉撒到了強力旋轉的風扇前。
每年從撒哈拉沙漠飛越大西洋的礦物質顆粒和硅藻外殼超過兩億噸，而地質學家估測，在過去的1000年裡，僅僅是博德累盆地就有差不多10英尺（3米）厚的沉積物被刮走了。有一些沙塵就在沿途沉積，覆蓋了船隻，阻塞了設備，也讓科學家們為之著迷。不過這些乾燥陰雲中所含的原子，引起的可不僅僅是一點好奇心，它們也影響了佛羅里達和巴西的食物鏈，其中一些甚至已經通過牛肉、海鮮、咖啡或巧克力進到了你的身體中。
有的時候，博德累上空的風會在幾天裡將70萬噸沙塵吹起一英里（1.6千米）或更高，而衛星顯示它們穿越撒哈拉沙漠只需要不到一周的時間。大多數沙塵會和北非其他乾旱地區的沙塵一同落入海洋中，但是每年仍然會有大約5500萬噸沙塵飛躍大西洋，落入亞馬孫盆地中。
亞馬孫雨林富饒而高產，但這裡的土壤卻沒有你想像中那麼肥沃。強烈的風化作用，要麼是將營養物質都洗刷到下游，要麼就是將它們束縛在堅硬的沙礫中，而快速吸收的植物則會清除大部分動植物遺骸。對於這些樹木而言，為了給它們的細胞色素和其他分子索取更多鐵原子，就只有依賴從非洲刮來的東風了，因為風中攜帶著含鐵的沙塵。
曾經是雨林的養牛場也沐浴在免費的礦物質肥料風沙之中，因此草食性的牛群所吃的飼料，也包含著一些曾在遠古熱帶大湖中漂過的原子。同樣的沙塵也降落到了其覆蓋區域之下的咖啡與可可種植園，因此在你喝的摩卡—爪哇咖啡中，或許同時也有從非洲「進口」的鐵原子。
大多數飄往亞馬孫流域的氣流發生在冬季，不過在夏天的時候，這些塵土會飄到更靠北的區域，將這些來自撒哈拉的原子撒向加勒比海地區和美國東南部。有些地質學家懷疑，加勒比海地區很多島上的鐵銹色土壤，很可能就是數千年來這些非洲來客堆積起來的結果。氣流也會攜帶其他乘客，包括活著的蝗蟲、殺蟲劑、過敏性真菌孢子以及各種有害微生物。巴巴多斯與特立尼達的哮喘發病率在全球位居前茅，一些流行病專家便將其歸因於這些隨風而來的異域病原體。
在開闊的大西洋上，陸地、空氣與海洋的原子聯繫更為緊密。在這裡，鐵元素的富集過程可以說明，當一種之前通常都是被渴求的短板營養物質被添加到生態系統中時，將會有什麼現象發生。大部分海面上，既接觸不到海底沉積物也沒有河流出海口帶來的淤泥，鐵元素的匱乏便限制了浮游生物的生長。但撒哈拉沙塵覆蓋之下的海面可不是這樣。根據一些推測，每年有7000萬噸以上來自博德累的鐵原子會補充到海洋中，超過全世界河流向海洋輸送總和的20倍。
2006年11月，加那利群島上方出現的羽狀沙塵暴，從西撒哈拉地區吹向海面。感謝傑夫·施馬爾茨（Jeff Schmaltz）提供的NASA照片，戈達德航天中心中分辨率成像光譜儀（MODIS）快速響應小組
海藻消耗了大量這些從空中而來的恩賜，不過另有一種微生物則幾乎完全依賴這些非洲之鐵。俗稱「海鋸末」的束毛藻（Trichodesmium）是一種紅褐色的海生藍藻，一些學者認為紅海便是由此得名。與上克拉馬斯湖中的束絲藻一樣，它們也可以利用溶解於海洋表面的空氣自行固氮，而固氮作用使得束毛藻對於非洲沙塵尤為敏感。
固氮酶的主要作用就是捕獲氮元素，它也是所有生物分子中含鐵量最高的幾種物質之一。你的每個血紅蛋白分子攜帶4個鐵原子，而一個固氮酶復合體則攜帶34個鐵原子。富含非洲鐵銹沙塵的降雨將赤道附近的大西洋變成了一座「良田」，缺鐵的固氮生物在此茁壯成長，尤其是束毛藻，它們將塵土顆粒溶解後吸取其中的鐵原子。跟我們人類用氮肥去給草坪施肥一樣，束毛藻接著釋放出來的氨又成了其他浮游生物的食物，由此支撐起來的食物鏈，最終給你的餐桌送去了魚蝦海鮮。當然，這些含氮化合物的受益者並非都對我們有益。有的時候，尤其是夏天，美國東海岸的海水會變成血紅色。這種現象被稱之為赤潮，是因為甲藻數量爆發而導致的危險事件。這些細胞含有神經毒素並且毒性極強，人吃下被它們污染的海洋食品後，就會有癱瘓或死亡的風險。在這其中有一種毒素叫作「蛤蚌毒素」，可以阻塞神經元中的鈉通道，而這也是束絲藻爆發時偶爾會產生的毒素。魚類和海牛有時也不能抵禦赤潮，即便只是輕微爆發，貝類養殖場也都會關閉，游泳者也不能下水，而當地經濟則會受損。這一系列嚴重後果的導火索不僅僅是鐵，也和束毛藻的固氮行為有關。
對你來說，獲取鐵元素就簡單多了。你不像亞馬孫熱帶雨林的那些樹，固定在一個位置不能移動，你也不用像熱帶的浮游生物那樣等待鐵原子從天而降。人們直接從地下開採出鐵，然後將它運到任何有需要的人手中，而且我們還可以依賴糧食作物從土壤中為我們提取鐵元素。當然，確實有些人是缺鐵的，並且被診斷為貧血。但是對我們大多數人來說，缺鐵並不是值得擔憂的營養問題。大多數食物給我們提供的鐵都超過人體所需，而且它還可以在體內高效循環，因此一名普通成年人每天只需要補充幾毫克鐵元素替代流失或排泄掉的那一部分就夠了。
如果有什麼元素會限制人口增長，那麼它一定是比鐵更稀有或是更難採集的元素。它應該是對我們來說不可缺少的，但應該也可以被其他生物得到，並為了獲取它跟我們形成競爭。它應該不是很容易隨著大氣四處飄散的氣體，而最重要的是，它應該很容易因為疏忽而被浪費或流失。
磷元素就恰好完美地符合上述推測，一些富有遠見的專家已經在警告可能出現的磷短缺問題。你的體內大約攜帶了1磅（0.45千克）磷元素，大多數都在骨骼內，但還有很多是你細胞的重要組成部分。跟石油一樣，磷是一種有限資源，遲早都會成為人口數量的限制因素。同時，就跟其他任何一種生命元素一樣，濫用或過量時它又會成為死亡殺手。
磷為何如此重要？為了更好地理解這個問題，近距離地觀察一下原子的你也許會有所幫助。我們就從觀察鏡中的自己開始，你可以通過研究你自己的反應，很輕鬆地和身體中的磷來一次面對面的交流。