O semnătură biologică este un proces chimic sau fizic care poate fi detectat la distanță și indică prezența organismelor vii într-o anumită regiune. Conceptul este adesea folosit în domeniul astrobiologiei, care este o ramură a biologiei care caută viață în afara mediilor terestre, aeriene și maritime ale Pământului. Căutarea unui biomarker care să indice existența trecută sau prezentă a vieții pe planeta Marte a căpătat o atenție tot mai mare în astrobiologie, de când misiunile americane Viking I și II au fost trimise acolo pentru a căuta viață la mijlocul anilor 1970 până la începutul anilor 1980, iar sondele. în alte regiuni ale Sistemului Solar au continuat căutările. Câmpul a început să se lărgească din 2011, însă, datorită faptului că zeci de planete extrasolare au fost descoperite în afara Sistemului Solar al Pământului. O mică minoritate dintre aceste planete este teoretizată a fi asemănătoare Pământului ca mărime și structură și ar putea avea astrochimie de semnătură biologică care indică capacitatea de a susține viața.
Înțelegerea condițiilor necesare pentru locuibilitatea planetei de către cel puțin forme de viață primitive, cum ar fi bacteriile, a evoluat în secolele XX și XXI. Acest lucru se datorează faptului că știința a descoperit semnătura biologică a organismelor de pe Pământ în regiuni cum ar fi gurile vulcanice subacvatice adânci, despre care se credea anterior că sunt complet inospitaliere pentru toate formele de viață. Rezistența unor astfel de organisme de a trăi în condiții lipsite de lumină și oxigen și sub niveluri extreme de temperatură și presiune, sugerează că biosemnătura pentru viață pe alte lumi poate fi mai largă decât se presupunea anterior.
Prezența apei lichide este încă considerată a fi esențială pentru ca orice viață să existe în afara limitelor Pământului. În timp ce apa lichidă s-a considerat odată a fi rară în Sistemul Solar existent doar pe Pământ, această viziune s-a schimbat în secolul XXI. Atât Europa, cât și Callisto, lunile planetei Jupiter, pot avea oceane sub suprafață cu apă lichidă, iar Enceladus, care este o lună a lui Saturn, este acum cunoscut că are vulcani pe bază de apă care pot susține și organismele vii de bază. Phoenix Mars Lander din SUA a găsit, de asemenea, dovezi de gheață pe bază de apă într-o regiune îndepărtată de calotele polare de pe Marte în 21, ceea ce poate indica o semnătură biologică a activității bacteriene care a existat cândva sau încă mai există sub suprafața planetei roșii.
Detectarea unui bioindicator pentru lumi îndepărtate este mai dificilă pentru știința actuală începând cu 2011, deoarece găsirea lumilor în sine este o provocare. Accentul cercetării poate începe prin a restrânge gama de sisteme stelare la cele ale piticelor roșii. Acestea sunt ambele cele mai comune tipuri de stele, alcătuind aproximativ 75% din toate stelele din galaxia Calea Lactee, și tipul cel mai probabil să posede sisteme planetare care pot fi locuibile datorită vârstei și prezenței lor în secvența principală de stele a galaxiei. .
Stelele pitice de clasa M sunt semnificativ mai mici și mai reci decât Soarele Pământului, în medie, astfel încât planetele care le orbitează ar avea nevoie de atmosfere groase pentru a capta mai multă lumină de la soarele lor părinte decât are Pământul. Probabilitatea sugerează că, dacă viața ar exista în afara Pământului, ea ar fi găsită pe planete din jurul piticelor roșii mai probabil decât în altă parte. Clasele de stele precum F, G și K, care sunt mai fierbinți și mai strălucitoare ca Soarele, sunt, de asemenea, relativ rare în comparație cu piticele roșii, așa că cercetările se concentrează pe examinarea regiunilor stelare din clasa M pentru planete cu activitate de biosemnătură.
Anumite gaze, individual sau împreună, ar fi o semnătură biologică clară pentru prezența unor potențiale forme de viață. Aceste gaze ar avea, de asemenea, o viață mai lungă în atmosferele de pe planetele care orbitează piticele roșii și mai ușor de detectat decât în planetele care orbitează în jurul stelelor mai fierbinți. Acești compuși de semnătură biologică includ metanul – CH4, protoxidul de azot – N2O, clormetanul – CH3Cl și ozonul sub formă de O2 sau O3.
Detectarea organismelor de pe Pământ care trăiesc în medii cu sulf în apropierea gurilor vulcanice a sugerat, de asemenea, că viața poate prospera pe planete anoxice care au un conținut scăzut de oxigen sau complet lipsite de oxigen. Compușii organici ai sulfului ar fi, de asemenea, un indicator puternic al vieții dacă ar fi detectați în atmosfere extraterestre, inclusiv metantiolul – CH3SH și disulfura de carbon – CS2. Prezența compușilor pe bază de sulf ar reflecta teoriile biosemnalelor despre viața timpurie pe Pământ care a existat înainte ca oxigenul să fie larg răspândit și a fost o condiție de viață dominantă pe Pământ timp de cel puțin 1,500,000,000 de ani.