Ecco quante persone dovremmo inviare a Proxima Centauri per assicurarci che qualcuno arrivi davvero

Se gli umani dovessero mai colonizzare la galassia, dovremo fare il viaggio verso una stella vicina con un pianeta abitabile. L'anno scorso, gli astronomi hanno sollevato la possibilità che il nostro vicino più vicino, Proxima Centauri, abbia diversi esopianeti potenzialmente abitabili che potrebbero adattarsi al conto.

Proxima Centauri si trova a 4,2 anni luce dalla Terra, una distanza che impiegherebbe circa 6.300 anni per viaggiare utilizzando la tecnologia attuale. Un viaggio del genere richiederebbe molte generazioni. In effetti, la maggior parte degli umani coinvolti non vedrebbe mai la Terra o la sua controparte esopianeta. Questi umani avrebbero bisogno di riprodursi l'uno con l'altro durante il viaggio in modo da garantire l'arrivo di un equipaggio sano a Proxima Centauri.

E questo solleva una domanda interessante. Qual è l'equipaggio più piccolo che potrebbe mantenere una popolazione geneticamente sana in quel lasso di tempo?

Oggi riceviamo una risposta grazie al lavoro di Frédéric Marin presso l'Università di Strasburgo e Camille Beluffi presso la società di ricerca Casc4de, entrambi in Francia. Hanno calcolato la probabilità di sopravvivenza per missioni di varie dimensioni e le regole di allevamento che saranno necessarie per raggiungere il successo.

Innanzitutto, un po' di background. Scienziati e ingegneri spaziali hanno studiato vari modi per raggiungere le stelle vicine. Il problema, ovviamente, sono le vaste distanze coinvolte e le velocità relativamente tranquille che i veicoli spaziali umani possono gestire.

Apollo 11 viaggiava a circa 40.000 chilometri orari, una velocità che lo avrebbe portato a Proxima Centauri in oltre 100.000 anni. Ma da allora i veicoli spaziali sono diventati più veloci. La Parker Solar Probe, che sarà lanciata quest'anno, viaggerà a più di 700.000 chilometri orari, circa lo 0,067% del seme della luce.

Quindi Marin e Beluffi usano questa come la velocità ottenibile oggi con la tecnologia spaziale all'avanguardia. A questa velocità, un viaggio interstellare impiegherebbe ancora circa 6.300 anni per raggiungere Proxima Centauri b, dicono.

Selezionare un equipaggio per un tale viaggio spaziale multigenerazionale non sarebbe un'impresa facile. I parametri importanti includono il numero iniziale di uomini e donne nell'equipaggio, la loro età e aspettativa di vita, i tassi di infertilità, la capacità massima della nave e così via. Richiede anche regole sull'età in cui è consentita la procreazione, su quanto possono essere strettamente imparentati i genitori, quanti figli possono avere e così via.

Una volta determinati questi parametri, possono essere inseriti in un algoritmo chiamato Heritage, che simula una missione multigenerazionale. Innanzitutto, l'algoritmo crea un equipaggio con le qualità selezionate. Quindi esegue la missione, tenendo conto delle morti naturali e accidentali ogni anno e controllando per vedere quali membri dell'equipaggio si trovano all'interno della finestra procreativa consentita.

Successivamente, associa casualmente due membri dell'equipaggio di sesso diverso e valuta se possono avere un figlio in base ai tassi di infertilità, alle possibilità di gravidanza e ai limiti di consanguineità. Se la gravidanza è ritenuta praticabile, l'algoritmo crea un nuovo membro dell'equipaggio e quindi ripete questo ciclo fino a quando l'equipaggio non si estingue o raggiunge Proxima Centauri dopo 6.300 anni.

Ogni missione include anche una catastrofe di qualche tipo - una piaga, una collisione o un altro incidente - che riduce l'equipaggio di un terzo.

L'algoritmo ripete quindi ogni missione 100 volte per determinare la probabilità che questa dimensione dell'equipaggio raggiunga la sua destinazione.

Una domanda chiave è quale grado di consanguineità può essere consentito. Marin e Beluffi lo misurano utilizzando una scala in cui l'allevamento tra gemelli identici registra il 100 percento; fratello/sorella, padre/figlia o madre/figlio è del 25%; zio/nipote o zia/nipote è del 12,5%; e i cugini di primo grado è del 6,25%.

Un'opzione è limitare la consanguineità a meno del 5%, quindi i partner devono essere più lontani dei cugini di primo grado. Un'altra opzione è stabilire che i partner non possono essere affatto correlati, quindi la consanguineità è 0. Marin e Beluffi usano questo secondo scenario nella loro simulazione.

L'algoritmo determina quindi la probabilità di successo su 100 missioni per diverse dimensioni dell'equipaggio iniziale.

I risultati costituiscono una lettura interessante. L'algoritmo Heritage prevede che un equipaggio iniziale di 14 coppie riproduttive abbia zero possibilità di raggiungere Proxima Centauri. Un gruppo così piccolo non ha abbastanza diversità genetica per sopravvivere.

I ricercatori hanno osservato con gli animali che la diversità genetica di una popolazione iniziale di 25 coppie può essere mantenuta indefinitamente con un allevamento attento. Ma quando l'algoritmo Heritage lo usa come equipaggio di partenza, 25 uomini e 25 donne, prevede una probabilità del 50% di estinguersi prima di raggiungere la destinazione. Ciò è in gran parte dovuto a eventi casuali che possono influenzare una tale missione.

Le possibilità di successo, secondo Heritage, non raggiungono il 100 percento fino a quando l'equipaggio iniziale non avrà 98 coloni o 49 coppie riproduttive. Possiamo quindi concludere che, in base ai parametri utilizzati per quelle simulazioni, è necessario un equipaggio minimo di 98 coloni per un viaggio spaziale multigenerazionale di 6.300 anni verso Proxima Centauri b, dicono Marin e Beluffi.

Questo è un lavoro interessante che pone le basi per simulazioni più dettagliate. Ad esempio, i tassi di fertilità nello spazio profondo possono risultare molto diversi da quelli sulla Terra. E le possibilità che un bambino sano derivino da una gravidanza riuscita possono anche essere molto più basse a causa dei tassi di mutazione più elevati dovuti alle radiazioni.

Le possibilità di catastrofi dovute a incidenti o pestilenze possono rivelarsi molto inferiori rispetto alle possibilità di catastrofi causate da fattori sociali come i conflitti. Tutto questo potrebbe essere programmato in una versione più avanzata di Heritage.

In effetti, questi problemi sono già stati esplorati da scrittori di fantascienza. Ad esempio, nel libro Seveneves , l'autore Neal Stephenson immagina un futuro in cui l'umanità attraversa un collo di bottiglia della popolazione e tutti gli individui discendono da sette donne.

Dato il lavoro di Marin e Beluffi, il futuro immaginato di Stephenson sembra altamente improbabile. Ma è sicuramente importante considerare lo scenario date le molteplici minacce che la nostra civiltà deve affrontare.

Rif: arxiv.org/abs/1806.03856 : Calcolare l'equipaggio minimo per un viaggio spaziale multigenerazionale verso Proxima Centauri b

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