Земляне, не видевшие Земли: сколько поколений сменится на корабле курсом на Проксима Центавра

Если человечество все же не откажется от свой идеи колонизировать галактику, тогда придется начинать с "малого" – добраться до ближайшей звезды с планетами, которые пригодны для жизни. Не так давно астрономы проводили исследование, на основе которого предположили, что у ближайшей соседки – Проксима Центавра, есть несколько потенциально подходящих для жизни экзопланет.

Звезда Проксима Центавра находится в 4,2 световых годах от Земли. Космическое путешествие на такое расстояние, учитывая нынешние технологии, займет около 6,3 тыс. лет. Такое путешествие растянулось бы на жизнь многих поколений. Большинство пассажиров никогда не увидели бы ни Землю, ни экзопланеты, к которым летит корабль. Цель этих людей будет заключаться в размножении на протяжении всего путешествия, чтобы гарантировать будущее прибытие команды в систему Проксима Центавра.

Из этого появляется интересный вопрос. Каким должен быть минимальный экипаж, который бы сохранил генетическое разнообразие в течение всего полета?

Исследователи Фредерик Марин из Страсбургского университета и Камиль Белуффи из исследовательской компании Casc4de кажется, нашли ответ на этот вопрос. Ученые рассчитали вероятность выживания для миссий разного размера, а также правила размножения, которых придется придерживаться.

Ученые изучают разные способы полетов к ближайшим звездам, но все они упираются в одну существенную проблему – огромные расстояния и относительно низкие скорости полета.

К примеру, "Апполон-11" летел со скоростью 40 тыс. км/ч, это позволило бы ему добраться до Проксима Центавра более чем за 100 тыс. лет. Конечно, с тех пор космические аппараты стали быстрее. Например, солнечный зонд Parker, который был запущен ранее, двигается со скоростью около 0,067% от скорости света.

Марин и Белуффи решили использовать в своих уравнениях именную эту скорость, которую смог достичь имеющийся космический аппарат.

"При такой скорости межзвездное путешествие займет около 6300 лет, чтобы добраться до экзопланеты Проксима Центавра b", — говорят исследователи.

Важно Горячие космические туры. 10 самых красивых объектов в Солнечной системе

Выбрать экипаж для полета, который затянется на несколько поколений будет не просто, если вообще возможно. Среди важных параметров полета можно перечислить изначальное количество мужчин и женщин в экипаже, их возраст и продолжительность жизни, уровень бесплодия, максимальную вместимость корабля и так далее.

Как только эти параметры определены, их можно подставить в алгоритм под названием Heritage, который моделирует миссию, рассчитанную на несколько поколений. Сначала алгоритм создает экипаж с выбранными качествами. Затем он выполняет миссию, допуская естественную и случайную смерть каждый год и проверяя, какие члены экипажа находятся в пределах допустимого детородного окна.

Затем он случайным образом соединяет двух членов экипажа разного пола и оценивает, могут ли они иметь ребенка, основываясь на показателях бесплодия, шансах на беременность и ограничениях на инбридинг. Если беременность признана жизнеспособной, алгоритм создает нового члена экипажа и повторяет этот цикл до тех пор, пока экипаж либо не вымрет, либо не достигнет Проксимы Центавра через 6 300 лет.

Стоит отметить, что в сюжете каждой миссии также учитываются разного рода катастрофы – вирусы, столкновения или аварии, в результате которых экипаж может сократиться на треть.

Алгоритм проигрывает каждую миссию около 100 раз, чтобы разобраться в том, сколько же людей достигнут намеченной цели.

В этом случае важным вопросом является: какая степень инбридинга может считаться допустимой. Например, один из вариантов ограничить инбридинг 5%, то есть, партнеры должны быть более дальними родственниками, чем двоюродные братья и сестры. В другом же варианте партнеры вообще не могут состоять ни в каком родстве. В своем моделировании Марин и Белуффи используют второй вариант.

Далее определяется вероятность успеха на протяжении 100 миссий для разных начальных размеров экипажа.

Алгоритм предсказывает, что начальный экипаж из 14 размножающихся пар имеет нулевые шансы достичь Проксима Центавра. Такая маленькая группа не обладает достаточным генетическим разнообразием, чтобы выжить.

Исследователи наблюдали на животных, что генетическое разнообразие начальной популяции из 25 пар может поддерживаться бесконечно долго при тщательном размножении. Но когда алгоритм использует эту популяцию в качестве стартового экипажа — 25 мужчин и 25 женщин — он предсказывает 50-процентную вероятность вымирания до достижения цели. Во многом это объясняется случайными событиями, которые могут повлиять на такую миссию.

Важно Планеты из алмазов и золотые астероиды: где во Вселенной спрятаны сокровища

Шансы на успех, по мнению исследователей, не достигают 100%, пока в начальном экипаже не будет 98 поселенцев, или 49 брачных пар.

"Можно сделать вывод, что минимальный экипаж из 98 поселенцев необходим для космического путешествия к Проксима Центавра b, которое продлится 6,3 тыс. лет и рассчитано на несколько поколений", — говорят авторы исследования.

Это интересная работа, которая закладывает основу для более детального моделирования. Например, уровень рождаемости в глубоком космосе может оказаться совершенно иным, чем на Земле. А шансы на рождение здорового ребенка в результате удачной беременности могут быть гораздо ниже из-за более высокой скорости мутаций под воздействием радиации.

Вероятность катастрофы из-за несчастных случаев или чумы может оказаться гораздо меньше, чем вероятность катастрофы, вызванной социальными факторами, такими как конфликты.

На самом деле, эти вопросы уже исследовались писателями-фантастами. Например, в книге "Семь рукавов" Нил Стивенсон представляет себе будущее, в котором человечество проходит через узкое место в популяции, и все люди происходят от семи женщин.

Учитывая работу Марин и Белуффи, воображаемое Стивенсоном будущее выглядит крайне маловероятным. Но, безусловно, важно рассмотреть этот сценарий, учитывая многочисленные угрозы, с которыми сталкивается наша цивилизация.

По материалам MIT Technology Rewiew.