La spectroscopie est l'étude de la décomposition de la lumière envoyée d'un astre et reçu sur Terre. Cette lumière peut se décompenser en radiation lumineuse allant du rouge à l'indigo. L'ensemble de ces radiations forment le spectre de l'objet qui peut être considéré comme une sorte de carte d'identité propre à chaque astre et qui donne ses caractéristiques : mouvement, composition, température externe, présence et composition d'une éventuelle atmosphère.

En effet, plus la température extérieure de l'astre est élevée, plus son spectre est composé de rayon tendant vers le violet : à quelques centaines de degrés, le métal émet dans l'infrarouge, à 3000 degrés, il rayonne surtout dans le rouge et à 6000 degrés dans le jaune.

Lorsqu'un astre possède une atmosphère, les gaz composant celle-ci absorbe des bandes spectrale ce qui se traduit par l'apparition, pour nous observateurs, de bandes noires dans le spectre (voir image). La bande spectrale absorbée dépend de la nature du gaz. L'analyse de la situation de ces bandes dans le spectre permet donc de déterminer la composition de l'atmosphère de cette planète.

Selon une technique similaire, le spectre envoyé à l'origine par l'astre à analyser n'est pas complet, il dépend de la matière composant l'astre qui, comme les gaz, absorbe une partie du spectre.

Lorsqu'une planète est en mouvement, les bandes spectrales de deux spectres pris à des instants décalés dans le temps changent d'emplacement. Cet écart permet donc de déterminer la vitesse de l'astre et l'orbite qu'il suit. 

Source : cours de physiques de 2nde

La dernière voie de l'exobiologie est la recherche de contacts directs avec une possible civilisation extraterrestre. Cette voie est très peu développée à cause du manque de moyen et des technologies encore sommaires qui ne permettent en effet pas d'atteindre des astres éloignés en un temps suffisamment court : l'étoile la plus proche du système solaire est Proxima du Centaure, on mettrais plus de 4 ans pour la rejoindre si on pouvait aller à la vitesse de la lumière ce qui est évidemment loin d'être le cas.

Cependant, au tout début de l'exobiologie, ce fut cette voie qui fut la plus utilisée avec les nombreuses sondes et robots envoyés sur la surface de Mars dans le but de rechercher une vie ou des traces d'une ancienne vie martienne.

Ne pouvant pas nous rendre sur place, un autre moyen de prise de contact est l'envoie de la sonde Pionnier précisant, par une plaque, la position relative de l'homme dans l'univers (voir image). Après avoir effectué des analyses utiles à la connaissance des planètes de notre système, cette sonde continue encore son chemin et a actuellement dépassé les limites du système solaire. L'espoir des scientifiques à l'origine de ce projet est que cette sonde soit détectée par une civilisation extraterrestre et que celle-ci prenne alors à son tour contact avec la Terre