دانشمندان در زمینه بیوفیزیک معتقدند با توجه به عظمت کیهان و وجود میلیاردها کهکشان و تریلیون‌ها سیاره، احتمال وجود زندگی هوشمند بسیار بالاست. آن‌ها براساس اصول آماری و بررسی شرایط زیست‌محیطی فرض می‌کنند که زندگی می‌تواند روی سیاره‌های دارای آب مایع، جو پایدار و ترکیبات آلی شکل بگیرد؛ شواهد نشان می‌دهد احتمال این که بشریت تنها تمدن در جهان قابل مشاهده باشد، کمتر از یک در ۱۰ میلیارد تخمین زذه می‌شود.
فناوری‌های جدید تلسکوپی، به‌ویژه تلسکوپ فضایی جیمز وب توانسته‌اند هزاران سیاره فراخورشیدی را شناسایی کنند که برخی از آن‌ها احتمالا شرایط لازم برای حیات را داشته باشند؛ این کشف، امیدها را برای یافتن سیاره‌هایی با شرایط مشابه زمین افزایش داده است؛ علاوه بر این، آشکارسازهای امواج گرانشی، با ثبت تغییرات فضا-زمان ناشی از سیاه‌چاله‌ها و ابرنواخترهای دوردست، افق تازه‌ای را در علم نجوم گشوده‌اند.
در کنار این دستاوردها، فعالیت شرکت‌های خصوصی در صنعت فضا، توسعه فناوری‌های پیشرفته‌تر و تولید فضاپیماهای مدرن و ماهواره‌برهای چندبارمصرف را سرعت بخشیده‌اند که ورود به عصر جدیدی از اکتشافات فضایی را نوید می‌دهند.
از جمله دستاوردهای قابل توجه اخیر، ماموریت ناسا به نام فضاپیمای اوسیریس-رکس (OSIRIS-Rex) است که با موفقیت بر روی سیارک بنو (Bennu) فرود آمد، در حالی که ۲۰۷ میلیون مایل از زمین فاصله داشت و نمونه‌هایی از سطح آن را به زمین بازگرداند؛ همچنین، چندین کشور توانایی اعزام کاوشگرهای رباتیک به ماه و مریخ را به دست آورده‌اند و برنامه‌هایی برای اعزام انسان به این اجرام آسمانی در آینده دارند.
احتمال وجود حیات در نقطه‌ای دیگر از کیهان یا در گذشته
تعریف دقیق حیات چالشی بزرگ در علوم زیستی به شمار می‌آید. اگرچه به‌طور شهودی می‌توان موجودات زنده را شناسایی کرد، ارائه تعریفی جامع و دقیق از آن همچنان دشوار است؛ در تعاریف رایج، حیات به‌عنوان مجموعه‌ای از ویژگی‌هایی چون رشد، تولیدمثل و واکنش به محرک‌ها توصیف می‌شود، اما این ویژگی‌ها گاهی ناکافی یا مبهم به نظر می‌رسند.
حیات به عنوان یک سیستم شیمیایی خودپایدار تعریف می‌شود که توانایی پردازش اطلاعات و حفظ وضعیت آنتروپی پایین را دارد. آنتروپی پایین نشان‌دهنده نظم و ساختار بهتر می‌باشد. موجودات زنده برای نگه‌داشتن آنتروپی پایین و انجام فرآیندهای بیوشیمیایی به تامین انرژی از منابعی مانند غذا یا نور خورشید نیاز دارند.
موجودات زنده برای تداوم حیات، نیازمند تامین انرژی هستند تا سازمان مولکولی خود را حفظ کنند و از فروپاشی ساختاری جلوگیری نمایند؛ این انرژی از منابع خارجی تامین می‌شود و به آن‌ها کمک می‌کند تا ساختارهای بدنی خود را شکل دهند و کارهای لازم را انجام دهند. بدون این انرژی، قابلیت زیست‌پذیری به سرعت کاهش می‌یابد؛ این توضیحات نشان‌دهنده پیچیدگی و پویایی حیات هستند و توانایی انطباق و تکامل آن را هم تاکید می‌کنند.
حیات روی زمین بر پایه تعامل میان DNA ،RNA و پروتئین‌ها شکل گرفته است. DNA که نقش الگوی زیستی را ایفا می‌کند، اطلاعات ژنتیکی لازم برای رشد، بقا و تولیدمثل موجودات زنده را در خود دارد؛ این اطلاعات به RNA منتقل شده و سپس به پروتئین‌ها تبدیل می‌شوند؛ مولکول‌هایی که به‌عنوان اجزای حیاتی سلول، عملکردهای مختلف آن را تنظیم می‌کنند.
این نظام پیچیده از تکثیر DNA، سنتز پروتئین و فرآیندهای سلولی که همگی بر پایه زنجیره‌های مولکولی متصل به کربن هستند، بنیان حیات زمینی را تشکیل داده‌اند؛ با این حال، این امکان وجود دارد کیهان میزبان اشکال حیاتی باشد که از اصول زیستی و بیوشیمی متفاوتی تبعیت می‌کنند.
حیات فراتر از کربن
این احتمال مطرح شده که حیات در دیگر نقاط کیهان امکان دارد بر پایه عناصر متفاوتی شکل گرفته باشد. سیلیکون، به دلیل شباهت‌های شیمیایی با کربن، یکی از گزینه‌های جایگزین محسوب می‌شود؛ اگر چنین موجوداتی وجود داشته باشند، احتمالا ویژگی‌های منحصر‌به‌فردی داشته باشند؛ برای مثال، ساختارهای مبتنی بر سیلیکون می‌توانند عملکردی مشابه استخوان‌ها یا پوسته‌های سخت در موجودات کربنی داشته باشند.
اگرچه تاکنون هیچ شواهدی مبنی بر وجود موجودات زنده‌ای که کاملا بر پایه سیلیکون باشند یافت نشده، اما این عنصر در بسیاری از اشکال حیات نقش مهمی ایفا می‌کند. سیلیکون به‌عنوان یک ترکیب ثانویه در بسیاری از گیاهان و جانوران دیده می‌شود و در عملکرد و ساختار آن‌ها موثر است؛ به‌عنوان نمونه، دیاتوم‌ها (Diatoms)، نوعی جلبک دریایی، دارای دیواره‌های سلولی شفاف ساخته‌شده از سیلیکون‌دی‌اکسید هستند.
این ویژگی، دیاتوم‌ها را به موجوداتی با پایه سیلیکون تبدیل نمی‌کند، اما نشان می‌دهد این عنصر می‌تواند در ساختار موجودات زنده نقش ایفا کند. با این حال، هنوز مشخص نیست که آیا اشکال حیاتی مبتنی بر سیلیکون در کیهان وجود دارند یا خیر.
منشا حیات روی زمین
چندین نظریه در خصوص شکل‌گیری حیات در زمین مطرح شده که دو نظریه اصلی شامل منشا فرازمینی و پیدایش خودبه‌خودی مولکول‌های حیاتی است. نظریه منشا فرازمینی بیان می‌کند که بلوک‌های ساختاری حیات از طریق شهاب‌سنگ‌ها به زمین منتقل شده‌اند؛ در حالی که نظریه دیگر از نقش فعل‌وانفعالات زمین‌شناختی در محیط اولیه زمین برای ایجاد شرایط لازم برای تشکیل حیات صحبت می‌کند.
بررسی‌ها نشان داده شهاب‌سنگ‌ها حاوی مولکول‌های آلی، به‌ویژه اسیدهای آمینه هستند که برای تشکیل حیات ضروری‌اند؛ همچنین مولکول‌های آلی احتمالا در اعماق فضا شکل گرفته و سپس به زمین آورده شده باشند. فعل‌وانفعالات شیمیایی در چشمه‌های آب گرم و دهانه‌های گرمایی اعماق اقیانوس نیز می‌تواند شرایط پیدایش حیات را فراهم کرده باشد.
بیشتر مولکول‌های زیستی ویژگی کایرالیته دارند، یعنی در دو شکل آینه‌ای مشابه دست چپ و راست، وجود دارند، اما بررسی‌های اخیر روی شهاب‌سنگ‌ها نشان داده که یک عدم تعادل جزئی در این مولکول‌ها وجود دارد؛ این ناهماهنگی که در تمامی بیومولکول‌های زمینی نیز مشاهده می‌شود، احتمالا نشان‌دهنده آن باشد منشا حیات روی زمین، از ترکیبات آلی آورده‌شده از فضا تاثیر پذیرفته است.
معادله دریک (Drake equation) که توسط فرانک دریک (Frank Drake) در سال ۱۹۶۱ ارائه شد، مدلی را برای تخمین تعداد تمدن‌های بیگانه در کهکشان راه شیری پیشنهاد کرده و عواملی چون نرخ تشکیل ستارگان و تعداد سیاره‌های قابل‌سکونت را در نظر می‌گیرد.
برآوردهای خوش‌بینانه نشان می‌دهد احتمالا ۱۲۵۰۰ تمدن بیگانه هوشمند تنها در کهکشان راه شیری وجود داشته باشد، در حالی که تعداد ستاره‌های قابل مشاهده در کیهان به بیش از ۲۰۰ میلیارد تریلیون می‌رسد که احتمال وجود گونه‌های فناورانه دیگر را افزایش می‌دهد.
نظریه‌ای دیگر، پیدایش خودبه‌خودی مولکول‌های حیاتی در محیط اولیه زمین را مطرح می‌کند، جایی که فعل‌وانفعالات زمین‌شناختی در چشمه‌های آب گرم یا دهانه‌های گرمایی اعماق اقیانوس نیز می‌توانستند شرایط لازم برای شکل‌گیری حیات را فراهم کرده باشند.