211service.com
Tiek žmonių turėtume nusiųsti į Proxima Centauri, kad įsitikintume, jog kažkas tikrai atvyks
Jei žmonės kada nors kolonizuos galaktiką, turėsime nukeliauti į netoliese esančią žvaigždę su tinkama gyventi planeta. Praėjusiais metais astronomai iškėlė galimybę, kad artimiausia mūsų kaimynė Proksima Kentauryje turi keletą potencialiai tinkamų gyventi egzoplanetų, kurios gali tikti.
„Proxima Centauri“ yra 4,2 šviesmečio nuo Žemės, tai atstumas, kurį nukeliauti naudojant dabartines technologijas prireiktų maždaug 6300 metų. Tokia kelionė užtruktų ne vieną kartą. Iš tiesų, dauguma dalyvaujančių žmonių niekada nepamatys Žemės ar jos egzoplanetos. Šie žmonės turėtų daugintis vienas su kitu visos kelionės metu taip, kad būtų užtikrintas sveikos įgulos atvykimas į Proksimos Kentaurį.
Ir tai kelia įdomų klausimą. Kokia yra mažiausia įgula, galinti išlaikyti genetiškai sveiką populiaciją per tą laiką?
Šiandien mes gauname atsakymą dėl Frédérico Marino iš Strasbūro universiteto ir Camille'o Beluffi darbo tyrimų bendrovėje Casc4de, abu Prancūzijoje. Jie apskaičiavo įvairaus dydžio misijų išgyvenimo tikimybę ir veisimo taisykles, kurių prireiks norint pasiekti sėkmės.
Pirma, šiek tiek fono. Kosmoso mokslininkai ir inžinieriai ištyrė įvairius būdus, kaip pasiekti netoliese esančias žvaigždes. Žinoma, problema yra dideli atstumai ir palyginti nedidelis greitis, kurį gali valdyti žmogaus erdvėlaivis.
Apollo 11 važiavo maždaug 40 000 kilometrų per valandą greičiu – tokiu greičiu jis per 100 000 metų nukeliautų iki Kentauro Proksimos. Tačiau nuo to laiko erdvėlaiviai tapo greitesni. „Parker Solar Probe“, kuris bus paleistas šiais metais, skris daugiau nei 700 000 kilometrų per valandą greičiu, ty apie 0,067 procento šviesos sėklos.
Taigi Marin ir Beluffi naudoja tai kaip greitį, kurį šiandien galima pasiekti naudojant naujausias kosmoso technologijas. Esant tokiam greičiui, tarpžvaigždinė kelionė vis tiek užtruks apie 6300 metų, kad pasiektų Proxima Centauri b, sako jie.
Pasirinkti įgulą tokiai kelių kartų kosminei kelionei nebūtų lengvas žygdarbis. Svarbūs parametrai – pradinis vyrų ir moterų skaičius įguloje, jų amžius ir gyvenimo trukmė, nevaisingumo rodikliai, maksimali laivo talpa ir kt. Taip pat reikalaujama taisyklių, susijusių su amžiumi, kuriam leidžiama gimdyti, kiek gali būti glaudžiai susiję tėvai, kiek vaikų jie gali turėti ir pan.
Nustačius šiuos parametrus, juos galima prijungti prie algoritmo, vadinamo Heritage, kuris imituoja kelių kartų misiją. Pirma, algoritmas sukuria komandą su pasirinktomis savybėmis. Tada ji vykdoma per misiją, kiekvienais metais leidžiant natūralioms ir atsitiktinėms mirtims ir tikrinant, kurie įgulos nariai patenka į leistiną gimdymo laikotarpį.
Tada atsitiktinai susieja du skirtingų lyčių įgulos nariai ir įvertinama, ar jie gali susilaukti vaiko, atsižvelgiant į nevaisingumo rodiklius, nėštumo tikimybę ir giminystės apribojimus. Jei nėštumas laikomas perspektyviu, algoritmas sukuria naują įgulos narį ir kartoja šią kilpą, kol įgula arba išmirs, arba pasieks Proxima Centauri po 6300 metų.
Kiekviena misija taip pat apima tam tikrą katastrofą – marą, susidūrimą ar kitą nelaimingą atsitikimą – dėl kurio įgulos narių skaičius sumažėja trečdaliu.
Tada algoritmas pakartoja kiekvieną misiją 100 kartų, kad nustatytų tikimybę, kad tokio dydžio įgula pasieks savo tikslą.
Pagrindinis klausimas yra tai, kokio laipsnio giminingumas gali būti leidžiamas. Marin ir Beluffi tai matuoja naudodami skalę, kurioje identiškų dvynių veisimas registruojamas kaip 100 procentų; brolis/sesuo, tėvas/dukra arba mama/sūnus yra 25 proc.; dėdė/dukterėčia arba teta/sūnėnas yra 12,5 proc.; o pirmieji pusbroliai yra 6,25 proc.
Vienas iš variantų yra apriboti giminingumą iki mažiau nei 5 procentų, todėl partneriai turi būti labiau susiję nei pirmieji pusbroliai. Kitas variantas – nustatyti, kad partneriai apskritai negali būti susiję, kad giminystės ryšys būtų 0. Marin ir Beluffi savo modeliavime naudoja šį antrąjį scenarijų.
Tada algoritmas nustato sėkmės tikimybę per 100 skirtingų pradinių įgulų dydžių misijų.
Rezultatai leidžia įdomiai skaityti. Paveldo algoritmas numato, kad pradinė 14 veisimosi porų įgula neturi jokios galimybės pasiekti Proksimos Kentaurį. Tokia maža grupė neturi pakankamai genetinės įvairovės, kad išgyventų.
Tyrėjai pastebėjo su gyvūnais, kad pradinės 25 porų populiacijos genetinė įvairovė gali būti išlaikyta neribotą laiką kruopščiai veisiant. Tačiau kai Heritage algoritmas naudoja tai kaip pradinę įgulą – 25 vyrus ir 25 moteris – prognozuoja 50 procentų tikimybę išmirti dar nepasiekus kelionės tikslo. Taip yra daugiausia dėl atsitiktinių įvykių, galinčių turėti įtakos tokiai misijai.
Sėkmės tikimybė, anot „Heritage“, nepasiekia 100 procentų, kol pradinėje įguloje nėra 98 naujakurių arba 49 perinčių porų. Tada galime daryti išvadą, kad pagal tų modeliavimų parametrus reikia mažiausiai 98 naujakurių įgulos 6 300 metų kelionei kelioms kartoms į kosmosą link Proxima Centauri b, tarkim, Marin ir Beluffi.
Tai įdomus darbas, kuris sudaro sąlygas išsamesniam modeliavimui. Pavyzdžiui, vaisingumo rodikliai gilioje erdvėje gali pasirodyti visiškai kitokie nei Žemėje. Ir tikimybė, kad sėkmingas nėštumas pagimdys sveiką vaiką, taip pat gali būti daug mažesnė dėl didesnių mutacijų dėl radiacijos.
Katastrofos tikimybė dėl nelaimingų atsitikimų ar marų gali pasirodyti daug mažesnė nei katastrofos, kurią sukelia socialiniai veiksniai, pavyzdžiui, konfliktai, tikimybė. Visa tai gali būti užprogramuota pažangesnėje Heritage versijoje.
Iš tiesų šias problemas jau išnagrinėjo mokslinės fantastikos rašytojai. Pavyzdžiui, knygoje Septynios , autorius Nealas Stephensonas įsivaizduoja ateitį, kurioje žmonija pereis per gyventojų kamštį ir visi individai kilę iš septynių moterų.
Atsižvelgiant į Marino ir Beluffi darbus, Stephensono įsivaizduojama ateitis atrodo labai mažai tikėtina. Tačiau tikrai svarbu apsvarstyti scenarijų, atsižvelgiant į daugybę grėsmių, su kuriomis susiduria mūsų civilizacija.
Nuoroda: arxiv.org/abs/1806.03856 : Minimalios įgulos skaičiavimas kelių kartų kosminei kelionei link Proxima Centauri b