Свободно блуждающие планеты (FFP) — планеты, не привязанные к звёздам. По современным оценкам, таких объектов может быть до двух на каждую звезду в галактике. Некоторые из них, вероятно, были выброшены из своих систем вместе со спутниками. После выброса орбиты экзолун становятся более вытянутыми, что усиливает приливное нагревание — ключевой источник энергии в условиях отсутствия звезды.

Ранее считалось, что для поддержания жидкой воды на поверхности экзолуны необходима плотная атмосфера из CO2. Однако такие атмосферы склонны к конденсации и коллапсу при низких температурах, что ограничивает время существования пригодных для жизни условий. В новой работе учёные смоделировали альтернативный вариант — атмосферу, богатую водородом (H2), с примесями углерода, кислорода и азота.

Водородная атмосфера эффективно удерживает тепло за счёт столкновительно-индуцированного поглощения инфракрасного излучения. Моделирование показало, что при поверхностном давлении от 1 до 100 бар температура на поверхности экзолуны может оставаться в диапазоне, подходящем для жидкой воды, до 4,3 миллиарда лет. Это сравнимо с возрастом Земли. При этом атмосфера остаётся устойчивой и не склонна к быстрому испарению или коллапсу.

Важную роль играет и химический состав: метан (CH4) и вода (H2O) присутствуют в атмосфере, но их количество ограничено условиями конденсации. Аммиак (NH3), образующийся при наличии азота, способен создавать щелочную среду (pH 9–10), благоприятную для полимеризации РНК — одного из ключевых этапов зарождения жизни. Приливные силы вызывают циклы «влажно-сухо», которые могут способствовать образованию и репликации сложных органических молекул.

Модели показывают, что даже луны с меньшей гравитацией (например, как у Ио) способны сохранять плотную атмосферу и поддерживать температуру выше точки замерзания воды при меньшем внутреннем нагреве. Однако такие луны производят меньше приливного тепла, что сокращает время существования пригодных условий.

Расчёты показывают, что до 43% экзолун, переживших выброс своей планеты, могут хотя бы часть времени находиться в зоне обитаемости. Максимальная продолжительность таких условий достигает 4,3 миллиарда лет при давлении 100 бар. Все рассмотренные атмосферы оказались устойчивыми к потере газа за счёт теплового испарения.

Эта работа доказывает, что экзолуны вокруг свободно блуждающих планет — реальные кандидаты на существование жизни вне звёздных систем. Водородные атмосферы и приливное тепло способны поддерживать жидкую воду и биохимические процессы на протяжении миллиардов лет. Будущие наблюдения с помощью телескопов нового поколения помогут проверить эти теоретические выводы и, возможно, впервые обнаружить признаки жизни на таких необычных объектах.