目前，天文学家已经在太阳系外发现了超过3500颗围绕其他恒星运行的系外行星。但是系外行星都离我们非常遥远，我们想要确定哪些行星存在生命的迹象需要花费大量的时间，效率非常低下。正因为如此，美国宇航局（NASA）资助的“地球替代者天体生物学中心”的天文学家已经开始编制寻找银河系中外星生命的行星观测指南。
NASA系外行星科学家Martin Still博士表示，科学家正从银河系其他地方存在生命的理论研究转向一门强有力的科学，它最终将给我们一个答案，回答那个深奥的问题：我们在宇宙中是孤独的吗？
这门科学的核心是由NASA系外行星系统科学（NExSS）的科学家撰写的五份天体生物学论文中概述的，它是基于我们已经了解的地球45亿年历史中大气和地表水平动态。这反过来又塑造了未来将在系外行星上寻找的生物特征。
该研究作者Edward Schwieterman博士列出了三种主要的生物特征，可用于寻找外星生命。第一种是气态生物特征，指的是在一颗系外行星的大气中大量存在的关键化合物，如氧气、甲烷和一氧化二氮，它们可能显示这个行星上存在一些呼吸有机活动。就像所有化合物一样，这些气体吸收了电磁波谱的某些部分并反射一些回来。一氧化二氮可能大家不是很熟悉，但这种气体也是与生命有关。在地球上除了活生物体之外，一氧化二氮没有其他有效来源，而且它还能从电磁波谱中发出一些容易检测到的信号。
第二类是表面生物特征，它指的是由于大量的生物体正在进行光合作用，行星表面反射回来的电磁波会发生变化。从太空中看，地球有一个所谓的“红边”，因为植物吸收红光，但反射回一些未使用的红外光，Schwieterman博士猜测，这也适用于系外行星上的植物。
最后一类是时间性生物特征，它指的是大气构成或表面生物特征季节性变化的证据。任何一种情况都可能表明，该行星上的活生物体正在改变它们的活动以与行星气候同步，就像我们地球一样。
发现这些生物特征听起来很简单，但证实它们的真实性是很复杂的。Schwieterman博士表示，利用生物特征来寻找生命并不像寻找单个分子或化合物那样简单。例如，大气中的氧气可能是一个生命迹象，但是有许多非生物的方法可以在一个系外行星上产生氧气。这就是所谓的“假阳性”，即一颗看起来像有生命的系外行星，实际上可能只是一个贫瘠的星球，在其表面漂浮着大量氧气。
更复杂的是，也可能存在“假阴性”。有很多现存物种，有些甚至生活在地球海底火山喷口附近，它们根本不产生氧气。我们该如何能寻找到与地球生命完全不同的外星生命？
这个问题就是Schwieterman博士如此强调时间性生物特征的原因，他表示，这种证据在某些情况下可能是更强大的生物特征。换句话说，生命不论是如何形成的，都会变化、活动。如果我们观察得足够久，就会看到这些变化，外星生命也是如此。
这项研究已经发表在本月的《天体物理学》（Astrobiology）杂志上。
