Les organismes photosynthétiques laissent sur leur planète une signature cosmique : une modification de la composition de l'atmosphère et une couleur de surface particulière. Cet autographe est visible grâce à des télescopes comme James Webb, qui décomposent la lumière des exoplanètes lointaines en spectre. Ainsi, la méthode de spectroscopie permet de rechercher des biosignatures – des traces de vie.

Un trait frappant de cette signature est le « rouge extrême » : un saut brusque de la réflectance à la frontière entre la lumière visible et l'infrarouge. La chlorophylle cesse d'absorber, et les cellules diffusent les rayons, rendant la végétation éclatante dans l'infrarouge. C'est pourquoi, sur les images satellites, les forêts apparaissent écarlates.

Mais sur les planètes orbitant autour de naines rouges, dont la lumière est plus faible que celle du soleil, la vie pourrait utiliser d'autres pigments. Comme l'a découvert Cecilia Payne-Gaposchkin, les étoiles de types différents ont des compositions différentes, et donc les biosignatures possibles varient. Les bactéries terrestres le démontrent déjà : certaines captent les rayons infrarouges jusqu'à 1020 nanomètres – bien au-delà du visible. De plus, la signature de l'oxygène n'est pas toujours évidente : la photosynthèse est apparue sur Terre des centaines de millions d'années avant l'accumulation d'oxygène dans l'atmosphère, si bien qu'un monde apparemment sans vie peut cacher des océans de vie.