由马克斯·普朗克系外物理研究所的David Dahlbüdding与欧洲航天局的Giulia Roccetti牵头的一项研究提出，绕游离系外行星运行的卫星若具备厚重、以氢为主的大气层，可能在缺乏恒星辐照的情况下，仍能在很长时间内保持适宜液态水存在的温度条件。相关成果已发表于《皇家天文学会月刊》。

氢在高压下的“温室效应”

研究背景是天文学家已发现数百颗漂浮于星际空间的系外行星。研究人员指出，这类“流浪行星”多数可能在遥远过去因剧烈引力相互作用而被母恒星系统抛出，随之进入寒冷、黑暗的星际环境。

研究认为，在行星被逐出的过程中，其卫星轨道可能被扰动并变得更为拉长，从而在绕行时反复受到宿主行星引力的拉伸与挤压，产生类似太阳系欧罗巴、恩克拉多斯所经历的潮汐加热效应，进而在卫星内部生成大量热量。

论文强调，关键限制在于大气层性质：若卫星大气不稳定并发生凝结，潮汐热量将更容易向太空散失；但在高压、以氢为主的大气层中，情况可能不同。研究指出，氢分子在地球现有大气条件下增温效应有限，但在高压环境中可通过“碰撞诱导吸收”（CIA）吸收热量：氢分子在短暂碰撞时形成由弱非共价键暂时结合的超分子复合体，其对红外辐射的吸收能力可与二氧化碳、甲烷等温室气体相当，从而更有效地保留内部热量。

模拟：适居条件或可持续数十亿年

研究团队表示，目前评估这类环境的主要方式是数值模拟。Dahlbüdding称，团队将大气温度的精细计算与化学成分在凝结过程中的反馈机制结合，以追踪行星被逐出后数十亿年间卫星大气与轨道的演化。

研究还引入了关于系外卫星轨道随时间变化的最新理论结果。论文提到，Roccetti在2023年主导的研究模拟显示，轨道逐步圆化会导致可用潮汐热随时间减少；在此基础上，团队进一步估算卫星处于“适居”状态的最长持续时间。

计算结果显示，在所设定的最厚氢主导大气情景中（表面压力可达地球的100倍），CIA效应可使环境保持温暖且相对稳定，足以维持液态水。在部分情形下，这种适居条件可持续长达43亿年，接近地球当前年龄。研究同时指出，氢不仅可作为强效温室气体，还可作为稳定背景气体，使甲烷、氨和水蒸气等易发生凝结的成分在一定程度上进一步帮助保留内部热量。

与早期地球条件的关联讨论

除针对系外卫星的模拟外，研究人员还在论文中讨论了对地球早期环境研究的潜在启示：在生命出现之前，地球大气可能比现在更富含氢，并可能因频繁小行星撞击而阶段性增压，从而增强CIA效应。论文提到，这类环境或与RNA分子的形成与复制条件相关。

Dahlbüdding表示，团队希望将相关结果与地球生命起源研究的最新进展相衔接，为生物学与天体物理学研究之间提供更多可讨论的连接点。