Với kích thước của vũ trụ – có ít nhất 100 tỷ ngôi sao chỉ trong thiên hà nhà của chúng ta và có lẽ 100 tỷ thiên hà có cùng kích thước nằm rải rác khắp không gian sâu thẳm – rất ít nhà khoa học tin rằng Trái đất là ngôi nhà duy nhất của sự sống. Nhưng cho đến gần đây, lĩnh vực ngoại sinh học – nghiên cứu về sự sống ngoài Trái đất còn được gọi là sinh vật học thiên văn – hầu như vẫn còn rất ít. Nó có thể đưa ra một số suy đoán thú vị nhưng đó là tất cả.
Các nhà thám hiểm hành tinh robot đã quét qua hệ mặt trời trong những năm 1960 và 1970 không tìm thấy dấu vết của sự sống, hoặc thậm chí là môi trường hỗ trợ sự sống tiềm năng. Thí nghiệm mạo hiểm nhất của Exobiology – khi tàu đổ bộ Mars Viking Lander năm 1976 cố gắng tìm hoạt động sinh học trong đất của sao Hỏa – đã mang lại kết quả đáng nản lòng.
Sự thất vọng về sao Hỏa là nguồn gốc cho nền khoa học mới đầy hy vọng. Ngoại trừ Trái đất, hệ mặt trời dường như cằn cỗi. Đối với sự sống ngoài hệ mặt trời, những khoảng cách khổng lồ liên quan khiến nó đơn giản là không thể tiếp cận được, và trong mọi trường hợp, không ai biết chắc liệu các ngôi sao khác có hành tinh hay không, những hành tinh ít sự sống hơn rất nhiều.
Kể từ những ngày ảm đạm đó, triển vọng của ngoại sinh học đã trở nên tươi sáng hơn rất nhiều. Một loạt các khám phá đã làm tăng đáng kể xác suất tồn tại sự sống ở những nơi khác trong hệ mặt trời – cũng như khả năng chúng ta thực sự tìm thấy nó.
Một số trong những khám phá này đến từ các chuyến thăm dò không gian gần đây và sự quan sát thiên văn cẩn thận. Ví dụ, trong vài năm gần đây, các nhà khoa học đã tìm thấy bằng chứng cho các hành tinh xung quanh hơn 60 ngôi sao gần đó. Tàu vũ trụ Galileo đã tìm thấy thứ gần như chắc chắn là một đại dương mặn lỏng bên dưới bề mặt mặt trăng Europa của sao Mộc. Sao Hỏa rất có thể đã từng có nước lỏng chảy trên bề mặt của nó. Các nhà khoa học hiện tin rằng phần lớn nó vẫn ở đó, bị khóa bên dưới bề mặt.
Tuy nhiên, những khám phá quan trọng nhất về ‘ngoại sinh học’ đã được thực hiện ngay tại đây trên Trái đất. Các nhà sinh vật học đã học được rằng sự sống mạnh mẽ hơn nhiều mà hầu hết các nhà khoa học tin rằng 30 năm trước. Các vi sinh vật trên trái đất đã được tìm thấy phát triển mạnh trong môi trường thù địch đáng kinh ngạc. Ví dụ, sâu bên dưới đại dương, gần miệng núi lửa được gọi là khói đen, một số vi khuẩn phát triển và sinh sôi ở nhiệt độ trên 110 độ – theo một số nhà khoa học, có lẽ cao tới 170 độ.
Những loài khác phát triển mạnh trong điều kiện axit có thể lột da người, trong khi những loài khác vẫn sống thoải mái trong những tảng đá nóng cách mặt đất hàng km. Một số thậm chí thích lạnh hơn là nóng: Các dạng sống ở Nam Cực có thể quản lý rất tốt những gì có thể dẫn đến tình trạng đóng băng sâu vĩnh viễn.
Sự tồn tại của những sinh vật được gọi là cực đoan này đã thay đổi hoàn toàn quan điểm của chúng ta về thứ có thể được gọi là “nhu cầu cần thiết của cuộc sống”. Những người cực thích sống vui vẻ mà không có ánh nắng mặt trời, không có độ ấm vừa phải, không có các phân tử hữu cơ để kiếm ăn và không cần quang hợp – nhiều loài tự tiêu hóa các khoáng chất thô và cung cấp nhiên liệu bằng các phản ứng hóa học cơ bản.
Nhiều người cũng chia sẻ một đặc điểm hấp dẫn khác. Mã di truyền của những sinh vật này cho thấy rằng chúng không phải là sự thích nghi gần đây mà đã rời khỏi ‘cuộc sống chính thống’ vào những ngách khó xử bị đối thủ xa lánh. Thay vào đó, về mặt tiến hóa, chúng là một trong những sinh vật sống lâu đời nhất trên Trái đất – có lẽ là một trong những sinh vật đầu tiên xuất hiện.
Những tác động đối với sự sống ở những nơi khác trong hệ mặt trời là rất lớn. Bây giờ chúng ta biết rằng tất cả các nhu cầu của cuộc sống là nước lỏng – ngay cả một chút ẩm ướt cũng sẽ phục vụ – và một số loại nguồn năng lượng. Exobiology đã hoạt động trở lại.
Sao Hỏa vẫn là ứng cử viên sáng giá nhất cho việc khám phá ra một sinh vật ngoài Trái đất. Trong thời kỳ sơ khai của hệ mặt trời cách đây 4 tỷ năm, nó có thể đã mang lại những triển vọng tốt hơn cho sự sống so với Trái đất. Năm 1998, các nhà khoa học NASA đã tìm thấy những gì có thể đã được hóa thạch vi khuẩn sao Hỏa cổ đại trong một thiên thạch bị nổ tung từ bề mặt hành tinh bởi một tác động vũ trụ; đá trên sao Hỏa trôi dạt trong không gian hàng triệu năm trước khi cuối cùng rơi xuống Nam Cực.
Ngoại sinh học sẽ là một yếu tố chính trong các sứ mệnh sao Hỏa của nửa đầu thế kỷ 21. Tàu Mars Express của ESA đã đến quỹ đạo Sao Hỏa vào tháng 12 năm 2003; Chương trình Aurora đang xem xét các kế hoạch cho nhiệm vụ trở về mẫu và thậm chí là chuyến thăm của con người. Một số dạng sống ở Nam Cực của Trái đất có thể sống trên sao Hỏa ngày nay. Có lẽ bên dưới bề mặt sao Hỏa, các sinh vật bản địa tương ứng chỉ đang chờ được khám phá.
Europa, xa hơn 10 lần so với sao Hỏa, là một đề xuất khó hơn. Nhưng kế hoạch cho các sứ mệnh Europa cũng đang nằm trên bảng vẽ. Các nhà ngoại sinh học không còn giới hạn mình trong môi trường hành tinh. Ví dụ, sao chổi rất giàu vật chất hữu cơ và chắc chắn có thể là thuộc địa của một loại sinh vật cực đoan nào đó. Một số nhà lý thuyết thậm chí còn nghĩ rằng sự sống bắt nguồn đầu tiên trong một môi trường sao chổi, sau đó đến Trái đất và có lẽ là các hành tinh khác.