C'est le nombre de personnes que nous devrions envoyer à Proxima Centauri pour nous assurer que quelqu'un arrive réellement

Si les humains doivent un jour coloniser la galaxie, nous devrons faire le voyage vers une étoile proche avec une planète habitable. L'année dernière, les astronomes ont évoqué la possibilité que notre voisin le plus proche, Proxima Centauri, ait plusieurs exoplanètes potentiellement habitables qui pourraient faire l'affaire.

Proxima Centauri est à 4,2 années-lumière de la Terre, une distance qu'il faudrait environ 6 300 ans pour parcourir avec la technologie actuelle. Un tel voyage prendrait plusieurs générations. En effet, la plupart des humains impliqués ne verraient jamais la Terre ou son homologue exoplanète. Ces humains auraient besoin de se reproduire tout au long du voyage de manière à garantir l'arrivée d'un équipage en bonne santé à Proxima Centauri.

Et cela soulève une question intéressante. Quel est le plus petit équipage capable de maintenir une population génétiquement saine pendant cette période ?

Aujourd'hui, nous obtenons une réponse grâce aux travaux de Frédéric Marin à l'Université de Strasbourg et de Camille Beluffi à la société de recherche Casc4de, tous deux en France. Ils ont calculé la probabilité de survie pour des missions de différentes tailles et les règles d'élevage qui seront nécessaires pour réussir.

Tout d'abord, un peu de contexte. Les scientifiques et les ingénieurs de l'espace ont étudié diverses manières d'atteindre les étoiles proches. Le problème, bien sûr, ce sont les vastes distances impliquées et les vitesses relativement calmes que les engins spatiaux humains peuvent gérer.

Apollo 11 a parcouru environ 40 000 kilomètres à l'heure, une vitesse qui l'amènerait à Proxima Centauri en plus de 100 000 ans. Mais les engins spatiaux sont depuis devenus plus rapides. La sonde solaire Parker, qui sera lancée cette année, se déplacera à plus de 700 000 kilomètres à l'heure, soit environ 0,067 % de la graine de lumière.

Marin et Beluffi utilisent donc cela comme la vitesse réalisable avec la technologie spatiale de pointe aujourd'hui. A cette vitesse, un voyage interstellaire mettrait encore environ 6 300 ans pour atteindre Proxima Centauri b, disent-ils.

Sélectionner un équipage pour un tel voyage spatial multigénérationnel ne serait pas une mince affaire. Parmi les paramètres importants figurent le nombre initial d'hommes et de femmes dans l'équipage, leur âge et leur espérance de vie, les taux d'infertilité, la capacité maximale du navire, etc. Cela nécessite également des règles concernant l'âge auquel la procréation est autorisée, le degré de parenté des parents, le nombre d'enfants qu'ils peuvent avoir, etc.

Une fois ces paramètres déterminés, ils peuvent être branchés sur un algorithme appelé Heritage, qui simule une mission multigénérationnelle. Tout d'abord, l'algorithme crée un équipage avec les qualités sélectionnées. Il parcourt ensuite la mission, permettant les décès naturels et accidentels chaque année et vérifiant quels membres d'équipage se trouvent dans la fenêtre de procréation autorisée.

Ensuite, il associe au hasard deux membres d'équipage de sexes différents et évalue s'ils peuvent avoir un enfant en fonction des taux d'infertilité, des chances de grossesse et des limites de consanguinité. Si la grossesse est jugée viable, l'algorithme crée un nouveau membre d'équipage, puis répète cette boucle jusqu'à ce que l'équipage s'éteigne ou atteigne Proxima Centauri après 6 300 ans.

Chaque mission comprend également une catastrophe quelconque - une peste, une collision ou un autre accident - qui réduit l'équipage d'un tiers.

L'algorithme répète ensuite chaque mission 100 fois pour déterminer la probabilité que cette taille d'équipage atteigne sa destination.

Une question clé est de savoir quel degré de consanguinité peut être autorisé. Marin et Beluffi mesurent cela à l'aide d'une échelle dans laquelle la reproduction entre jumeaux identiques s'inscrit à 100 % ; frère/sœur, père/fille ou mère/fils est de 25 % ; oncle/nièce ou tante/neveu est de 12,5 % ; et les cousins ​​​​germains est de 6,25 pour cent.

Une option consiste à limiter la consanguinité à moins de 5%, de sorte que les partenaires doivent être plus éloignés que les cousins ​​​​germains. Une autre option consiste à stipuler que les partenaires ne peuvent pas du tout être apparentés, de sorte que la consanguinité est de 0. Marin et Beluffi utilisent ce deuxième scénario dans leur simulation.

L'algorithme détermine ensuite la probabilité de réussite sur 100 missions pour différentes tailles d'équipage initiales.

Les résultats rendent la lecture intéressante. L'algorithme Heritage prédit qu'un équipage initial de 14 couples reproducteurs n'a aucune chance d'atteindre Proxima Centauri. Un si petit groupe n'a pas assez de diversité génétique pour survivre.

Les chercheurs ont observé avec des animaux que la diversité génétique d'une population initiale de 25 couples peut être maintenue indéfiniment avec un élevage soigneux. Mais lorsque l'algorithme Heritage l'utilise comme équipage de départ - 25 hommes et 25 femmes - il prédit 50% de chances de mourir avant d'atteindre la destination. C'est en grande partie à cause d'événements aléatoires qui peuvent influencer une telle mission.

Les chances de succès, selon Heritage, n'atteignent pas 100% tant que l'équipage initial ne compte pas 98 colons, soit 49 couples reproducteurs. Nous pouvons alors conclure que, selon les paramètres utilisés pour ces simulations, un équipage minimum de 98 colons est nécessaire pour un voyage spatial multigénérationnel de 6 300 ans vers Proxima Centauri b, disent Marin et Beluffi.

C'est un travail intéressant qui prépare le terrain pour des simulations plus détaillées. Par exemple, les taux de fécondité dans l'espace lointain peuvent s'avérer très différents de ceux de la Terre. Et les chances d'avoir un enfant en bonne santé résultant d'une grossesse réussie peuvent également être beaucoup plus faibles en raison des taux de mutation plus élevés dus aux radiations.

Les risques de catastrophe dus à des accidents ou à des fléaux peuvent s'avérer beaucoup plus faibles que les risques de catastrophe causés par des facteurs sociaux tels que les conflits. Tout cela pourrait être programmé dans une version plus avancée de Heritage.

En effet, ces questions ont déjà été explorées par des auteurs de science-fiction. Par exemple, dans le livre Seveneves , l'auteur Neal Stephenson imagine un avenir dans lequel l'humanité traverse un goulot d'étranglement démographique et tous les individus descendent de sept femmes.

Compte tenu du travail de Marin et Beluffi, l'avenir imaginaire de Stephenson semble hautement improbable. Mais il est sûrement important de considérer le scénario compte tenu des multiples menaces auxquelles notre civilisation est confrontée.

Réf : arxiv.org/abs/1806.03856 : Calcul de l'équipage minimal pour un voyage spatial multigénérationnel vers Proxima Centauri b

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