Organische Moleküle enthalten Kohlenstoff, den elementaren Baustein des Lebens, wie wir es kennen. Beobachtungen des interstellaren Mediums zeigen, dass dort organische Moleküle vorhanden sind, zum Beispiel die Vorläufer einfacher Aminosäuren. Organische Moleküle, einschließlich einer Aminosäure wurden auch in Kometen und Meteoriten gefunden. Es ist sehr wahrscheinlich, dass solche Moleküle bereits in der Wolke aus Gas und Staub vorhanden waren, aus der das Sonnensystem entstanden ist.
Während die meisten irdischen Lebensformen in Bezug auf ihre Umgebungsbedingungen empfindlich sind, können einige Organismen, Extremophile genannt, auch unter extremen Bedingungen überleben. Sie beweisen, dass Leben selbst dort existieren kann, wo wir es am wenigsten erwarten. Solche Organismen können einen weiten Bereich an Temperaturen, Drücken, pH-Werten und Strahlenbelastung tolerieren. Einige von ihnen kommen in der Wüste, an den Polen, in der Tiefsee, in der Erdkruste und sogar in Vulkanen vor. Für mehrere Spezies konnte gezeigt werden, dass sie sogar im Vakuum des Weltalls überleben können. Diese Fakten geben Anlass zu vorsichtigem Optimismus, was das Leben auf anderen Planeten und auf Monden anbelangt, die oftmals vergleichsweise harsche Lebensbedingungen aufweisen.
Flüssiges Wasser ist eine entscheidende Voraussetzung für die Entwicklung von Leben wie wir es kennen. Entsprechend ist die Suche nach flüssigem Wasser auf anderen Planeten und ihren Monden ein wichtiges Teilziel auf der Suche nach extraterrestrischem Leben. Über die Jahre hinweg wurden auf dem Mars mögliche Spuren flüssigen Wassers gefunden. Ob es dort heute noch flüssiges Wasser gibt, ist stark umstritten. Die gefundenen Spuren sprechen dafür, dass es einmal einfache Lebensformen auf dem Mars gegeben haben könnte. Existiert tatsächlich auch heute noch flüssiges Wasser auf dem Mars, könnte es dort auch jetzt noch Leben geben.
Einige der vielen Monde, welche die Riesenplaneten des Sonnensystems umkreisen, weisen Eigenschaften ähnlich denen terrestrischer Planeten auf – zum Beispiel dichte Atmosphären und vulkanische Aktivität. Europa, einer der größten Jupitermonde, hat eine gefrorene Oberfläche, die einen flüssigen Ozean bedecken dürfte. Wissenschaftler*innen nehmen an, dass in diesem Ozean geeignete Bedingungen für einfache Lebensformen herrschen könnten. Ein weiterer Kandidat für einfaches Leben ist Titan, der größte Saturnmond. Titan ist reich an komplexen organischen Verbindungen und besitzt eine dichte Atmosphäre, sowie flüssiges Methan an der Oberfläche. Einige Forscher*innen vermuten sogar, er könnte unter seiner Oberfläche über einen Ozean aus Wasser verfügen.
Seit der Entdeckung des ersten Planeten, der einen fremden Stern umkreist, wurden tausende weitere solcher sogenannten Exoplaneten gefunden. Die Zahl der entdeckten Exoplaneten steigt ständig und mit wachsender Geschwindigkeit. Inzwischen haben wir hinreichend viele Daten, um die Population der Exoplaneten in der näheren Umgebung unseres Sonnensystems charakterisieren zu können, mit anderen Worten: um allgemeine statistische Aussagen zu den Eigenschaften jener Exoplaneten treffen zu können.
Die physikalischen Eigenschaften und die Bahnparameter von Exoplaneten sind äußerst vielfältig. Massenwerte von der Masse des Merkur bis zum Vielfachen der Jupitermasse, Radien zwischen einigen hundert Kilometern und einem Mehrfachen des Jupiterradius zeigen, wie unterschiedlich Exoplaneten sein können. Ihre Umlaufzeiten um ihren Stern betragen in einigen Fällen nur ein paar Stunden. Einige Exoplaneten-Bahnen sind so langgestreckt (exzentrisch) wie die von Kometen im Sonnensystem. Die meisten Exoplaneten treten in Systemen auf, in denen mehrere Planeten denselben Stern umkreisen.
Durch die stete Weiterentwicklung der Nachweismethoden sind wir inzwischen in der Lage, Planeten so vergleichsweise geringer Masse und Größe wie die Erde zu entdecken. Unsere Suche, so eingeschränkt sie bislang sein mag, hat bereits gezeigt, dass es in der Nachbarschaft unseres Sonnensystems von Planeten nur so wimmelt. Einige dieser Planeten umlaufen ihre Sterne sogar innerhalb der sogenannten habitablen Zone. Definitionsgemäß liegt die Umlaufbahn eines Planeten innerhalb der habitablen Zone, wenn er von seinem Stern gerade soviel Strahlung empfängt, dass die innerhalb seiner Atmosphäre herrschende Temperatur die Existenz von flüssigem Wasser zulässt.
Eine Möglichkeit der Suche nach extraterrestrischen Zivilisationen besteht darin, nach Signalen Ausschau zu halten, die nicht auf irgendein bekanntes astronomisches Phänomen zurückgeführt werden können. Diese Art systematischer Suche nennt sich Search for Extraterrestrial Intelligence (SETI, zu deutsch „Suche nach außerirdischer Intelligenz“). Bislang ist noch kein solches Signal gefunden worden, aber SETI-Projekte suchen den Himmel weiterhin nach einem Hinweis auf hochentwickeltes Leben jenseits der Erde ab.
