Свободно блуждающие планеты (FFP) – это планеты, не вращающиеся вокруг звёзд. Согласно текущим оценкам, их число может достигать двух на каждую звезду в галактике. Вероятно, некоторые из этих объектов были изгнаны из своих планетных систем вместе со спутниками. После изгнания орбиты экзолун становятся более эллиптическими, что повышает интенсивность приливного нагрева – важного источника энергии в отсутствие звезды.

Раньше предполагалось, что для сохранения жидкой воды на поверхности экзолуны требуется плотная атмосфера, состоящая из CO ₂. Однако такие атмосферы подвержены конденсации и разрушению при пониженных температурах, что сокращает продолжительность существования благоприятных для жизни условий. В рамках новой работы исследователи создали компьютерную модель альтернативного варианта — атмосферы, насыщенной водородом (H ₂), с примесями углерода, кислорода и азота.

Водородная атмосфера способна эффективно удерживать тепло благодаря поглощению инфракрасного излучения, вызванному столкновениями молекул. Согласно моделям, при давлении на поверхности от 1 до 100 бар температура экзолуны может поддерживаться в диапазоне, благоприятном для существования жидкой воды, на протяжении до 4,3 миллиардов лет, что сопоставимо с возрастом Земли. Кроме того, такая атмосфера характеризуется стабильностью и не подвержена стремительному испарению или разрушению.

Значительное влияние оказывает и химический состав, где метан (CH ₄) и вода (H₂Аммиак (NH₃) присутствует в атмосфере, однако его концентрация зависит от условий конденсации ₃), наличие азота приводит к образованию среды с повышенным pH (9–10), что создает условия, подходящие для полимеризации РНК — важного этапа в процессе возникновения жизни. Приливные явления порождают чередующиеся периоды увлажнения и высыхания, которые, вероятно, содействуют формированию и воспроизводству сложных органических соединений.

Согласно результатам моделирования, даже луны с пониженной гравитацией, сопоставимой с гравитацией Ио, могут удерживать плотную атмосферу и обеспечивать температуру, превышающую точку замерзания воды, при меньшем внутреннем тепловыделении. Тем не менее, такие небесные тела генерируют меньшее количество приливного тепла, что ограничивает продолжительность существования благоприятных условий.

По данным расчётов, до 43% экзолун, выживших после того, как их планета была выброшена из системы, способны проводить хотя бы часть своего времени в зоне обитаемости. В наиболее благоприятных условиях эта продолжительность может составлять 4,3 миллиарда лет при давлении в 100 бар. Анализ показал, что все рассмотренные атмосферы достаточно устойчивы и не теряют газ из-за теплового испарения.

Данное исследование подтверждает, что экзолуны, вращающиеся вокруг планет-одиночек, представляют собой вполне вероятные места для существования жизни за пределами планетных систем. Наличие водородных атмосфер и приливного нагрева может обеспечивать условия для жидкой воды и протекания биохимических реакций в течение миллиардов лет. Перспективные наблюдения с использованием телескопов нового поколения позволят проверить эти теоретические положения и, возможно, впервые выявить признаки жизни на подобных уникальных телах.