Lūk, cik daudz cilvēku mums būtu jānosūta uz Proxima Centauri, lai pārliecinātos, ka kāds patiešām ierodas

Ja cilvēki kādreiz plāno kolonizēt galaktiku, mums būs jādodas uz tuvējo zvaigzni ar apdzīvojamu planētu. Pagājušajā gadā astronomi izvirzīja iespēju, ka mūsu tuvākajam kaimiņam Proxima Centauri ir vairākas potenciāli apdzīvojamas eksoplanētas, kas varētu atbilst rēķinam.

Proxima Centauri atrodas 4,2 gaismas gadu attālumā no Zemes, un tas ir attālums, kura nobraukšanai, izmantojot pašreizējās tehnoloģijas, būtu nepieciešami aptuveni 6300 gadi. Šāds ceļojums prasītu daudzas paaudzes. Patiešām, lielākā daļa iesaistīto cilvēku nekad neredzētu Zemi vai tās eksoplanetu. Šiem cilvēkiem visa ceļojuma laikā būtu jāvairojas vienam ar otru tā, lai nodrošinātu veselas apkalpes ierašanos Proxima Centauri.

Un tas rada interesantu jautājumu. Kāda ir mazākā apkalpe, kas varētu uzturēt ģenētiski veselīgu populāciju šajā laika posmā?

Šodien mēs saņemam atbildi, pateicoties Frederika Marina darbam Strasbūras Universitātē un Kamila Belufi pētniecības uzņēmumā Casc4de (abi Francijā). Viņi ir aprēķinājuši izdzīvošanas iespējamību dažāda lieluma misijām un audzēšanas noteikumus, kas būs nepieciešami, lai gūtu panākumus.

Pirmkārt, nedaudz fona. Kosmosa zinātnieki un inženieri ir pētījuši dažādus veidus, kā sasniegt tuvumā esošās zvaigznes. Problēma, protams, ir lielajos attālumos un salīdzinoši mierīgajos ātrumos, ko spēj pārvaldīt cilvēka kosmosa kuģi.

Apollo 11 pārvietojās ar aptuveni 40 000 kilometru stundā, ar tādu ātrumu, kas pēc vairāk nekā 100 000 gadiem to nogādātu līdz Proksimai Kentauri. Bet kopš tā laika kosmosa kuģi ir kļuvuši ātrāki. Parker Solar Probe, kas tiks palaists šogad, virzīsies ar ātrumu vairāk nekā 700 000 kilometru stundā, kas ir aptuveni 0,067 procenti no gaismas sēklas.

Tāpēc Marins un Belufi izmanto to kā ātrumu, kas šodien sasniedzams ar modernākajām kosmosa tehnoloģijām. Viņi saka, ka ar šādu ātrumu starpzvaigžņu ceļojumam joprojām būtu nepieciešami aptuveni 6300 gadi, lai sasniegtu Proxima Centauri b.

Apkalpes atlase šādam vairāku paaudžu kosmosa ceļojumam nebūtu viegls uzdevums. Svarīgi parametri ir sākotnējais vīriešu un sieviešu skaits apkalpē, viņu vecums un dzīves ilgums, neauglības rādītāji, kuģa maksimālā ietilpība utt. Tas prasa arī noteikumus par vecumu, kurā ir atļauta pēcnācēju radīšana, cik cieši var būt vecāki, cik bērnu viņiem var būt utt.

Kad šie parametri ir noteikti, tos var pievienot algoritmam Heritage, kas simulē vairāku paaudžu misiju. Pirmkārt, algoritms izveido komandu ar izvēlētajām īpašībām. Pēc tam tā norisinās cauri misijai, katru gadu pieļaujot dabiskas un nejaušas nāves gadījumus un pārbaudot, kuri apkalpes locekļi atrodas atļautajā vairošanās periodā.

Pēc tam tā nejauši saista divus dažādu dzimumu apkalpes locekļus un novērtē, vai viņiem var būt bērns, pamatojoties uz neauglības rādītājiem, grūtniecības iespējām un radniecības ierobežojumiem. Ja grūtniecība tiek uzskatīta par dzīvotspējīgu, algoritms izveido jaunu apkalpes locekli un pēc tam atkārto šo cilpu, līdz apkalpe vai nu izmirst, vai sasniedz Proxima Centauri pēc 6300 gadiem.

Katra misija ietver arī kāda veida katastrofu — mēri, sadursmi vai citu negadījumu —, kas samazina apkalpes locekļu skaitu par trešdaļu.

Pēc tam algoritms katru misiju atkārto 100 reizes, lai noteiktu iespējamību, ka šāda izmēra apkalpe sasniegs galamērķi.

Galvenais jautājums ir par to, kāda pakāpe var tikt pieļauta. Marins un Belufi to mēra, izmantojot skalu, kurā vairošanās starp identiskiem dvīņiem tiek reģistrēta kā 100 procenti; brālis/māsa, tēvs/meita vai māte/dēls ir 25 procenti; onkulis/māsasdēls vai tante/brāļasdēls ir 12,5 procenti; un pirmās māsīcas ir 6,25 procenti.

Viena iespēja ir ierobežot radniecību līdz mazāk nekā 5 procentiem, tāpēc partneriem ir jābūt attālākiem radiniekiem nekā pirmajiem brālēniem. Vēl viens variants ir noteikt, ka partneri vispār nevar būt radniecīgi, lai radniecīgums būtu 0. Marins un Belufi savā simulācijā izmanto šo otro scenāriju.

Pēc tam algoritms nosaka panākumu iespējamību vairāk nekā 100 misijās dažādiem sākotnējiem apkalpes lielumiem.

Rezultāti rada interesantu lasīšanu. Heritage algoritms paredz, ka sākotnējai 14 vaislas pāru komandai nav iespēju sasniegt Proksimu Kentauri. Tik mazai grupai nav pietiekami daudz ģenētiskās daudzveidības, lai izdzīvotu.

Pētnieki ar dzīvniekiem ir novērojuši, ka sākotnējās populācijas 25 pāru ģenētiskā daudzveidība var tikt saglabāta bezgalīgi, rūpīgi audzējot. Bet, ja Heritage algoritms to izmanto kā sākuma komandu — 25 vīrieši un 25 sievietes, tas paredz 50 procentu iespēju izmirt pirms galamērķa sasniegšanas. Tas lielā mērā ir nejaušu notikumu dēļ, kas var ietekmēt šādu misiju.

Izredzes gūt panākumus, saskaņā ar Heritage, nesasniedz 100 procentus, kamēr sākotnējā komandā nav 98 kolonisti jeb 49 vaislas pāri. Pēc tam mēs varam secināt, ka saskaņā ar šajās simulācijās izmantotajiem parametriem ir nepieciešama vismaz 98 kolonistu apkalpe 6300 gadu vairāku paaudžu kosmosa ceļojumam uz Proxima Centauri b, saka Marins un Belufi.

Tas ir interesants darbs, kas nosaka pamatu detalizētākām simulācijām. Piemēram, auglības rādītāji dziļajā kosmosā var izrādīties diezgan atšķirīgi no tiem, kas atrodas uz Zemes. Un veselīga bērna izredzes veiksmīgas grūtniecības rezultātā var būt arī daudz mazākas, jo radiācijas dēļ ir lielāks mutāciju līmenis.

Katastrofas iespēja nelaimes gadījumu vai mēra dēļ var izrādīties daudz mazāka nekā katastrofas iespējamība, ko izraisa sociāli faktori, piemēram, konflikti. To visu varētu ieprogrammēt uzlabotā Heritage versijā.

Patiešām, zinātniskās fantastikas rakstnieki šos jautājumus jau ir izpētījuši. Piemēram, grāmatā Septiņpadsmit , autors Nīls Stīvensons iztēlojas nākotni, kurā cilvēce iziet cauri populācijas sašaurinājumam un visi indivīdi ir cēlušies no septiņām sievietēm.

Ņemot vērā Marina un Belufi darbu, Stīvensona iedomātā nākotne šķiet ļoti maz ticama. Bet noteikti ir svarīgi apsvērt scenāriju, ņemot vērā daudzos draudus, ar kuriem saskaras mūsu civilizācija.

Atsauce: arxiv.org/abs/1806.03856 : Minimālās komandas aprēķināšana vairāku paaudžu kosmosa ceļojumam uz Proxima Centauri b

paslēpties