Det här är hur många människor vi måste skicka till Proxima Centauri för att se till att någon faktiskt kommer

Om människor någonsin ska kolonisera galaxen måste vi göra resan till en närliggande stjärna med en beboelig planet. Förra året tog astronomer upp möjligheten att vår närmaste granne, Proxima Centauri, har flera potentiellt beboeliga exoplaneter som skulle kunna passa räkningen.

Proxima Centauri är 4,2 ljusår från jorden, ett avstånd som skulle ta cirka 6 300 år att resa med nuvarande teknik. En sådan resa skulle ta många generationer. De flesta av de inblandade människorna skulle faktiskt aldrig se jorden eller dess exoplanetmotsvarighet. Dessa människor skulle behöva reproducera sig med varandra under hela resan på ett sätt som garanterar ankomsten av en frisk besättning till Proxima Centauri.

Och det väcker en intressant fråga. Vilken är den minsta besättningen som skulle kunna upprätthålla en genetiskt frisk befolkning under den tidsramen?

Idag får vi svar tack vare Frédéric Marins arbete vid universitetet i Strasbourg och Camille Beluffi på forskningsföretaget Casc4de, båda i Frankrike. De har beräknat sannolikheten för överlevnad för uppdrag i olika storlekar och de avelsregler som kommer att krävas för att nå framgång.

Först lite bakgrund. Rymdforskare och ingenjörer har studerat olika sätt att nå närliggande stjärnor. Problemet är naturligtvis de enorma avstånden och de relativt stillsamma hastigheter som mänskliga rymdfarkoster kan hantera.

Apollo 11 färdades i cirka 40 000 kilometer i timmen, en hastighet som skulle ta den till Proxima Centauri om över 100 000 år. Men rymdfarkoster har sedan dess blivit snabbare. Parker Solar Probe, som ska lanseras i år, kommer att färdas i mer än 700 000 kilometer i timmen, cirka 0,067 procent av ljusfröet.

Så Marin och Beluffi använder detta som den hastighet som kan uppnås med toppmodern rymdteknik idag. Med denna hastighet skulle en interstellär resa fortfarande ta cirka 6 300 år att nå Proxima Centauri b, säger de.

Att välja ut en besättning för en sådan rymdresa i flera generationer skulle inte vara lätt. Viktiga parametrar inkluderar det initiala antalet män och kvinnor i besättningen, deras ålder och förväntade livslängd, infertilitetstal, fartygets maximala kapacitet och så vidare. Det kräver också regler om vid vilken ålder fortplantning är tillåten, hur nära släkt föräldrar kan vara, hur många barn de får ha osv.

När dessa parametrar väl har bestämts kan de kopplas in i en algoritm som kallas Heritage, som simulerar ett multigenerationsuppdrag. Först skapar algoritmen en besättning med de valda egenskaperna. Den går sedan igenom uppdraget, vilket möjliggör naturliga och oavsiktliga dödsfall varje år och kontrollerar vilka besättningsmedlemmar som är inom det tillåtna fortplantningsfönstret.

Därefter associerar den slumpmässigt två besättningsmedlemmar av olika kön och utvärderar om de kan få ett barn baserat på infertilitetsfrekvens, graviditetschanser och inavelsbegränsningar. Om graviditeten anses livskraftig skapar algoritmen en ny besättningsmedlem och upprepar sedan denna loop tills besättningen antingen dör ut eller når Proxima Centauri efter 6 300 år.

Varje uppdrag inkluderar också en katastrof av något slag – en pest, kollision eller annan olycka – som minskar besättningen med en tredjedel.

Algoritmen upprepar sedan varje uppdrag 100 gånger för att fastställa sannolikheten för att denna storlek på besättningen når sin destination.

En nyckelfråga är vilken grad av inavel som kan tillåtas. Marin och Beluffi mäter detta med en skala där avel mellan enäggstvillingar registreras som 100 procent; bror/syster, far/dotter eller mor/son är 25 procent; farbror/systerdotter eller moster/systerson är 12,5 procent; och första kusiner är 6,25 procent.

Ett alternativ är att begränsa inaveln till mindre än 5 procent, så partners måste vara mer avlägset släkt än första kusiner. Ett annat alternativ är att föreskriva att partners inte alls kan vara släkt, så att inaveln är 0. Marin och Beluffi använder detta andra scenario i sin simulering.

Algoritmen bestämmer sedan sannolikheten för framgång över 100 uppdrag för olika initiala besättningsstorlekar.

Resultaten ger intressant läsning. Heritage-algoritmen förutspår att en första besättning på 14 häckande par har noll chans att nå Proxima Centauri. En så liten grupp har inte tillräckligt med genetisk mångfald för att överleva.

Forskare har observerat med djur att den genetiska mångfalden av en initial population på 25 par kan upprätthållas på obestämd tid med försiktig avel. Men när Heritage-algoritmen använder detta som startbesättning – 25 män och 25 kvinnor – förutspår den en 50-procentig chans att dö ut innan de når destinationen. Det beror till stor del på slumpmässiga händelser som kan påverka ett sådant uppdrag.

Chansen att lyckas, enligt Heritage, når inte 100 procent förrän den ursprungliga besättningen har 98 nybyggare, eller 49 häckande par. Vi kan sedan dra slutsatsen att, under parametrarna som används för dessa simuleringar, behövs en minsta besättning på 98 nybyggare för en 6 300-årig rymdresa i flera generationer mot Proxima Centauri b, säger Marin och Beluffi.

Det är intressant arbete som sätter scenen för mer detaljerade simuleringar. Till exempel kan fertilitetstalen i rymden visa sig vara helt annorlunda än på jorden. Och chanserna för ett friskt barn till följd av en framgångsrik graviditet kan också vara mycket lägre på grund av högre mutationsfrekvenser på grund av strålning.

Chanserna för katastrof på grund av olyckor eller pest kan visa sig vara mycket mindre än riskerna för katastrof orsakad av sociala faktorer som konflikter. Allt detta skulle kunna programmeras till en mer avancerad version av Heritage.

Dessa frågor har faktiskt redan utforskats av science fiction-författare. Till exempel i boken Sjuvaror , föreställer sig författaren Neal Stephenson en framtid där mänskligheten passerar genom en befolkningsflaskhals och alla individer härstammar från sju kvinnor.

Med tanke på Marin och Beluffis arbete ser Stephensons föreställda framtid mycket osannolik ut. Men det är verkligen viktigt att överväga scenariot med tanke på de många hot som vår civilisation står inför.

Ref: arxiv.org/abs/1806.03856 : Beräknar den minimala besättningen för en rymdresa i flera generationer mot Proxima Centauri b

Dölj