Земляни, які не бачили Землі: скільки поколінь зміниться на кораблі курсом на Проксима Центавра

Якщо людство все ж таки не відмовиться від своєї ідеї колонізувати галактику, тоді доведеться починати з "малого" — дістатися до найближчої зірки з планетами, які придатні для життя. Не так давно астрономи проводили дослідження, на основі якого припустили, що найближча сусідка, Проксима Центавра, має кілька потенційно придатних для життя екзопланет.

Зірка Проксима Центавра розташована в 4,2 світлових роках від Землі. Космічна подорож на таку відстань, з огляду на нинішні технології, займе приблизно 6,3 тис. років. Така подорож розтягнулася б на життя багатьох поколінь. Більшість пасажирів ніколи не побачили б ні Землі, ні екзопланет, до яких летить корабель. Мета цих людей полягатиме в розмноженні протягом усієї подорожі, щоб гарантувати майбутнє прибуття команди в систему Проксима Центавра.

З цього постає цікаве запитання. Яким має бути мінімальний екіпаж, який би зберіг генетичне розмаїття протягом усього польоту?

Дослідники Фредерік Марін зі Страсбурзького університету та Каміль Белуффі з дослідницької компанії Casc4de, здається, знайшли відповідь на це питання. Учені розрахували ймовірність виживання для місій різного розміру, а також правила розмноження, яких доведеться дотримуватися.

Учені вивчають різні способи польотів до найближчих зірок, але всі вони впираються в одну суттєву проблему — величезні відстані та відносно низькі швидкості польоту.

Приміром, "Апполон-11" летів зі швидкістю 40 тис. км/год, це дало б йому змогу дістатися до Проксими Центавра більш ніж за 100 тис. років. Звичайно, відтоді космічні апарати стали швидшими. Наприклад, сонячний зонд Parker, який був запущений раніше, рухається зі швидкістю приблизно 0,067% від швидкості світла.

Марін і Белуффі вирішили використати у своїх рівняннях саме цю швидкість, яку зміг досягти наявний космічний апарат.

"За такої швидкості міжзоряна подорож займе приблизно 6300 років, щоб дістатися до екзопланети Проксима Центавра b", — кажуть дослідники.

Вибрати екіпаж для польоту, який затягнеться на кілька поколінь, буде не просто, якщо взагалі можливо. Серед важливих параметрів польоту можна перерахувати початкову кількість чоловіків і жінок в екіпажі, їхній вік і тривалість життя, рівень безпліддя, максимальну місткість корабля тощо.

Щойно ці параметри визначено, їх можна підставити в алгоритм під назвою Heritage, який моделює місію, розраховану на кілька поколінь. Спочатку алгоритм створює екіпаж з обраними якостями. Потім він виконує місію, допускаючи природну і випадкову смерть щороку і перевіряючи, які члени екіпажу перебувають у межах допустимого дітородного вікна.

Потім він випадковим чином з'єднує двох членів екіпажу різної статі й оцінює, чи можуть вони мати дитину, ґрунтуючись на показниках безпліддя, шансах на вагітність і обмеженнях на інбридинг. Якщо вагітність визнано життєздатною, алгоритм створює нового члена екіпажу і повторює цей цикл доти, доки екіпаж або не вимре, або не досягне Проксими Центавра через 6 300 років.

Варто зазначити, що в сюжеті кожної місії також враховуються різного роду катастрофи — віруси, зіткнення або аварії, внаслідок яких екіпаж може скоротитися на третину.

Алгоритм програє кожну місію приблизно 100 разів, щоб розібратися в тому, скільки ж людей досягнуть поставленої мети.

У цьому разі важливим питанням є: який ступінь інбридингу може вважатися допустимим. Наприклад, один із варіантів обмежити інбридинг 5%, тобто партнери мають бути більш далекими родичами, ніж двоюрідні брати та сестри. В іншому ж варіанті партнери взагалі не можуть перебувати в жодній спорідненості. У своєму моделюванні Марін і Белуффі використовують другий варіант.

Далі визначається ймовірність успіху протягом 100 місій для різних початкових розмірів екіпажу.

Алгоритм передбачає, що початковий екіпаж із 14 пар, що розмножуються, має нульові шанси досягти Проксима Центавра. Така маленька група не має достатньої генетичної різноманітності, щоб вижити.

Дослідники спостерігали на тваринах, що генетичне розмаїття початкової популяції з 25 пар може підтримуватися нескінченно довго за умови ретельного розмноження. Але коли алгоритм використовує цю популяцію як стартовий екіпаж — 25 чоловіків і 25 жінок — він пророкує 50-відсоткову ймовірність вимирання до досягнення мети. Багато в чому це пояснюється випадковими подіями, які можуть вплинути на таку місію.

Шанси на успіх, на думку дослідників, не досягають 100%, поки в початковому екіпажі не буде 98 поселенців, або 49 шлюбних пар.

"Можна зробити висновок, що мінімальний екіпаж із 98 поселенців необхідний для космічної подорожі до Проксими Центавра b, що триватиме 6,3 тис. років і розрахована на кілька поколінь", — кажуть автори дослідження.

Це цікава робота, яка закладає основу для більш детального моделювання. Наприклад, рівень народжуваності в глибокому космосі може виявитися зовсім іншим, ніж на Землі. А шанси на народження здорової дитини в результаті вдалої вагітності можуть бути набагато нижчими через вищу швидкість мутацій під впливом радіації.

Імовірність катастрофи через нещасні випадки або чуму може виявитися набагато меншою, ніж імовірність катастрофи, спричиненої соціальними чинниками, як-от конфлікти.

Насправді ці питання вже досліджувалися письменниками-фантастами. Наприклад, у книзі "Сім рукавів" Ніл Стівенсон уявляє собі майбутнє, в якому людство проходить через вузьке місце в популяції, і всі люди походять від семи жінок.

З огляду на роботу Марін і Белуффі, уявне Стівенсоном майбутнє виглядає вкрай малоймовірним. Але, безумовно, важливо розглянути цей сценарій, враховуючи численні загрози, з якими стикається наша цивілізація.

За матеріалами MIT Technology Rewiew.