Biosignature adalah proses kimia atau fisik yang dapat dideteksi dari jarak jauh dan menunjukkan keberadaan organisme hidup di wilayah tertentu. Konsep tersebut sering digunakan dalam bidang astrobiologi, yaitu cabang biologi yang mencari kehidupan di luar lingkungan darat, udara, dan laut Bumi. Pencarian biomarker untuk menunjukkan keberadaan kehidupan di masa lalu atau sekarang di planet Mars telah mendapatkan peningkatan fokus dalam astrobiologi sejak misi Viking I dan II AS dikirim ke sana untuk mencari kehidupan pada pertengahan 1970-an hingga awal 1980-an, dan penyelidikan ke wilayah lain di Tata Surya telah melanjutkan pencarian. Bidang ini mulai meluas pada 2011, namun, karena fakta bahwa puluhan planet ekstrasurya telah ditemukan di luar Tata Surya Bumi. Sebagian kecil dari planet-planet ini berteori untuk menjadi seperti Bumi dalam ukuran dan struktur, dan mereka mungkin memiliki astrokimia biosignature yang menunjukkan kemampuan untuk mendukung kehidupan.
Pemahaman tentang kondisi yang diperlukan untuk kelayakhunian planet oleh setidaknya bentuk kehidupan primitif seperti bakteri telah berkembang pada abad ke-20 dan ke-21. Ini karena ilmu pengetahuan telah menemukan biosignature organisme di Bumi di daerah-daerah seperti ventilasi vulkanik bawah laut yang sebelumnya dianggap benar-benar tidak ramah bagi semua bentuk kehidupan. Ketahanan organisme tersebut untuk hidup dalam kondisi tanpa cahaya dan oksigen, dan di bawah tingkat suhu dan tekanan yang ekstrim, menunjukkan bahwa biosignature untuk kehidupan di dunia lain mungkin lebih luas daripada yang diasumsikan sebelumnya.
Kehadiran air cair masih dianggap penting bagi kehidupan apa pun yang ada di luar batas-batas Bumi. Sementara air cair pernah dianggap langka di Tata Surya yang hanya ada di Bumi itu sendiri, pandangan ini telah berubah di abad ke-21. Baik Europa dan Callisto, bulan dari planet Jupiter, mungkin memiliki air cair di bawah permukaan lautan, dan Enceladus, yang merupakan bulan Saturnus, sekarang diketahui memiliki gunung berapi berbasis air yang dapat mendukung organisme hidup dasar juga. Pendarat Mars Phoenix AS juga menemukan bukti es berbasis air di wilayah yang jauh dari tutup kutub di Mars pada 2008, yang mungkin menunjukkan tanda-tanda biologis aktivitas bakteri yang pernah ada atau masih hampir tidak ada di bawah permukaan planet merah itu.
Mendeteksi bioindikator untuk dunia yang jauh lebih menantang untuk sains saat ini pada 2011, karena menemukan dunia itu sendiri adalah sebuah tantangan. Fokus penelitian mungkin dimulai dengan mempersempit jangkauan sistem bintang ke sistem bintang katai merah. Ini adalah kedua jenis bintang yang paling umum, membentuk sekitar 75% dari semua bintang di galaksi Bima Sakti, dan jenis yang paling mungkin memiliki sistem planet yang mungkin dapat dihuni karena usia dan keberadaannya di deret bintang utama galaksi. .
Bintang kerdil kelas M secara signifikan lebih kecil dan lebih dingin daripada rata-rata Matahari Bumi, sehingga planet yang mengorbitnya akan membutuhkan atmosfer tebal untuk menangkap lebih banyak cahaya dari matahari induknya daripada Bumi. Probabilitas menunjukkan bahwa, jika kehidupan ada di luar Bumi, itu akan ditemukan di planet-planet di sekitar katai merah lebih mungkin daripada di tempat lain. Kelas bintang seperti F, G, dan K, yang lebih panas dan lebih terang seperti Matahari, juga relatif jarang dibandingkan dengan katai merah, sehingga penelitian difokuskan untuk memeriksa wilayah bintang kelas M untuk planet dengan aktivitas biosignature.
Gas-gas tertentu secara individu atau bersama-sama akan menjadi tanda biologis yang jelas untuk keberadaan bentuk kehidupan potensial. Gas-gas ini juga akan hidup lebih lama di atmosfer di planet yang mengorbit katai merah, dan lebih mudah dideteksi daripada di planet yang mengorbit di sekitar bintang yang lebih panas. Senyawa biosignature tersebut antara lain metana — CH4, nitrous oxide — N2O, chloromethane — CH3Cl, dan ozon dalam bentuk O2 atau O3.
Deteksi organisme di Bumi yang hidup di lingkungan belerang dekat ventilasi vulkanik juga menunjukkan bahwa kehidupan dapat berkembang di planet anoksik yang rendah atau sama sekali tanpa oksigen. Oleh karena itu, senyawa belerang organik juga akan menjadi indikator kehidupan yang kuat jika terdeteksi di atmosfer luar bumi, termasuk metanatiol — CH3SH, dan karbon disulfida — CS2. Kehadiran senyawa berbasis belerang akan mencerminkan teori biosignature tentang kehidupan awal di Bumi yang ada sebelum oksigen tersebar luas, dan merupakan kondisi kehidupan yang dominan di Bumi setidaknya selama 1,500,000,000 tahun.