地外生物學是研究地球以外天體上生命的生存、分布及其特徵的學科。是空間生命科學的一個分支。地外生物學的研究涉及的領域很廣，如天文學、生物學、空間物理學、空間化學和生物化學等。目前，地外生物學的研究主要限於地外有無生命的探索，隨著空間科學技術的發展，對地外生命的探索，已由設想、推論而進入直接的觀察實驗階段。
對地外有無生命，存在兩種不同的觀點：一種認為，生命的發生純屬偶然現象，在第二顆行星上重演的可能性極小；另一種認為，宇宙中可以有生命，但對生命的發生和組成有爭論。如瑞典的阿亨尼斯(G.O.S.Arrhenius)認為生命及其胚胎能從一個天體遷移到另一個天體，當它落到適合於生長的天體時，就繼續生長，並成為該天體所有生物的祖先。對生命的組成成分有人認為不是碳，而是矽或鍺，其溶劑不是水而是乙二醇。也有人認為，生命的概念和有無生命的標準應該是以地球上活的生物的概念為標準，所有生物都是由碳氫化合物構成，以蛋白質的形式存在，以核酸作為遺傳的物質基礎。目前在地外生命的探索中，大多是以此為依據。
生命的起源和演化及其存在的條件 地球上的生命是從無機物演化來的。當原始大氣成分，如水蒸氣、二氧化碳、氫、氨、甲烷等無機物，在外界光、熱、電等因素作用下，合成簡單的有機小分子（如單糖、胺基酸、核苷酸），有機小分子逐步組合成為生物大分子（如蛋白質、核酸、多糖）。這個過程發生在約40億年前。人們發現在32億年前的巖石中有古代細菌和藍藻的化石。也就是說，在那時已存在原始生物。原始生物再經過漫長的歲月，逐漸由低級到高級，由簡單到複雜，產生出各種微生物、植物和動物。
從地球上生命的起源和演化過程看，生命存在的必要條件是：①生物大分子的存在。②要有供生命生長、繁殖所必需的營養物質的存在。③必要的大氣成分。大氣不僅是生物體新陳代謝過程中氧的提供者，而且大氣覆蓋天體表面，也可以保護生命免受宇宙線、紫外線和隕石等的損害，防止水分逸失。④要有合適的溫度。⑤要有代謝過程中不可缺少的物質──水的存在。⑥必要的時間。因為生命的發生和進化，都需要有漫長的時間。
地外生命的探索 要確認天體上有無生命，應該直接觀察某一天體上有無生命物質或者生命體的殘骸。但在行星際航行實現以前，主要是通過研究行星表面化學的和物理的條件，以此同生命所必需的條件相比較，間接推論生命存在的可能性。
隕石分析通過對隕石的分析研究發現，隕石中含有多種不同的胺基酸。經化學家研究表明，碳氫化合物及其衍生物在自然界中可以通過無機化合物的方式產生，也就是說，這樣合成的胺基酸是屬於非生物源性的。非生物源性胺基酸的特點是具有相等的L型和D型結構。而地球上生物源性胺基酸都是L型結構。目前，在隕石中發現的胺基酸種類中，有些是在地球上活細胞中見到過的，例如1969年9月隕落於澳大利亞的隕石中含有18種胺基酸，其中有8～10種在地球上的活細胞中見到過。它們作為生物前分子的可能性是存在的。
對火星、木星、土星的探測 根據天文學知識，在太陽系中，只有火星在某些方面同地球相似。如火星的兩極與地球一樣有極冠，冬季增大，夏季縮小或消失；火星上也有四季和晝夜的變化，表面有隨季節而變化的色斑；火星的表面溫度也較接近生命生存的適宜範圍。因此，人們差不多有一世紀之久猜測火星上可能有生命。從20世紀60年代開始，美國、蘇聯分別發射了「水手」號、「火星」號等火星探測器，對火星的大氣成分、地表溫度等環境進行了多方面的探測。探測結果表明，火星的極冠是由冰組成的，火星上有沙漠，火星表面經常揚起巨大的塵暴，火星表面的色斑變化就是塵埃移動的結果，並不是植物。1975年，美國發射了兩個「海盜」號探測器，以考察火星上是否存在低級生命形式。在該探測器上進行了3種探測火星土壤微生物的實驗。實驗發現，火星土壤釋放出氧和二氧化碳等氣體，科學家認為這種氣體是非生物源性的，可能是某種化學反應的結果。到目前為止，還沒有在火星上找到生命存在的證據。
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