Biosignatura je kemijski ili fizički proces koji se može otkriti na daljinu i ukazuje na prisutnost živih organizama u određenoj regiji. Koncept se često koristi u području astrobiologije, koja je grana biologije koja traži život izvan kopnenog, zračnog i morskog okruženja Zemlje. Potraga za biomarkerom koji bi ukazao na prošlo ili sadašnje postojanje života na planetu Mars dobila je sve veći fokus u astrobiologiji otkako su tamo poslane američke misije Viking I i II u potrazi za životom sredinom 1970-ih do ranih 1980-ih, i sonde drugim regijama Sunčevog sustava nastavili su potragu. Polje se počelo širiti od 2011. godine, međutim, zbog činjenice da su deseci ekstrasolarnih planeta otkriveni izvan Zemljinog Sunčevog sustava. Za malu manjinu ovih planeta se teoretizira da su po veličini i strukturi slični Zemlji i mogu imati biosignaturnu astrokemiju koja ukazuje na sposobnost podržavanja života.
U 20. i 21. stoljeću razvijalo se razumijevanje potrebnih uvjeta za nastanjivanje planeta od strane barem primitivnih oblika života poput bakterija. To je zato što je znanost otkrila biosignaturu organizama na Zemlji u regijama kao što su duboki podvodni vulkanski otvori za koje se prije smatralo da su potpuno negostoljubivi za sve oblike života. Otpornost takvih organizama da žive u uvjetima bez svjetlosti i kisika, te pod ekstremnim razinama temperature i tlaka, sugerira da bi biosignatura za život na drugim svjetovima mogla biti šira nego što se prethodno pretpostavljalo.
Prisutnost tekuće vode još uvijek se smatra ključnom za postojanje bilo kojeg života izvan granica Zemlje. Dok se nekoć smatralo da je tekuća voda rijetka u Sunčevom sustavu koji postoji samo na samoj Zemlji, ovaj pogled se promijenio u 21. stoljeću. I Europa i Callisto, mjeseci planeta Jupiter, mogu posjedovati podzemne oceane s tekućom vodom, a Enceladus, koji je mjesec Saturna, sada je poznato da ima vulkane na bazi vode koji također mogu podržavati osnovne žive organizme. Američki Phoenix Mars Lander također je 2008. godine pronašao dokaze leda na bazi vode u regiji udaljenoj od polarnih kapa na Marsu, što može ukazivati na biosignaturu za bakterijsku aktivnost koja je nekada postojala ili još uvijek postoji ispod površine crvenog planeta.
Otkrivanje bioindikatora za udaljene svjetove je izazovnije za aktualnu znanost od 2011., budući da je pronalaženje samih svjetova izazov. Fokus istraživanja mogao bi započeti sužavanjem raspona zvjezdanih sustava na one crvenih patuljaka. Ovo su obje najčešće vrste zvijezda, koje čine oko 75% svih zvijezda u galaksiji Mliječni put, i najvjerojatniji tip koji posjeduje planetarne sustave koji bi mogli biti nastanjeni zbog svoje starosti i prisutnosti u glavnom nizu zvijezda u galaksiji. .
Patuljaste zvijezde M klase u prosjeku su znatno manje i hladnije od Zemljinog Sunca, pa bi planetima koji kruže oko njih bila potrebna gusta atmosfera kako bi uhvatili više svjetla sa svojih matičnih sunca nego što to čini Zemlja. Vjerojatnost sugerira da, ako život postoji izvan Zemlje, vjerojatnije bi se mogao naći na planetima oko crvenih patuljaka nego drugdje. Klase zvijezda kao što su F, G i K, koje su toplije i svjetlije poput Sunca, također su relativno rijetke u usporedbi s crvenim patuljcima, pa su istraživanja usmjerena na ispitivanje zvjezdanih područja M klase za planete s biosignaturnom aktivnošću.
Određeni plinovi pojedinačno ili zajedno bili bi jasan biološki potpis za prisutnost potencijalnih oblika života. Ti bi plinovi također dugo živjeli u atmosferama na planetima koji kruže oko crvenih patuljaka i lakše ih je otkriti nego na planetima koji kruže oko toplijih zvijezda. Ovi biološki karakteristični spojevi uključuju metan — CH4, dušikov oksid — N2O, klorometan — CH3Cl i ozon u obliku O2 ili O3.
Otkrivanje organizama na Zemlji koji žive u okolini sumpora u blizini vulkanskih otvora također je sugeriralo da bi život mogao napredovati na anoksičnim planetima koji imaju malo kisika ili su potpuno lišeni kisika. Organski spojevi sumpora bi stoga također bili snažan pokazatelj života ako bi bili otkriveni u izvanzemaljskim atmosferama, uključujući metanetiol – CH3SH i ugljični disulfid – CS2. Prisutnost spojeva na bazi sumpora odražavala bi teorije biosignature o ranom životu na Zemlji koji je postojao prije nego što je kisik bio široko rasprostranjen i bio dominantno stanje života na Zemlji najmanje 1,500,000,000 godina.