De façon générale, l’exobiologie (ou astrobiologie) a pour objet l’étude de la vie dans l’Univers. Cette thématique vaste comprend aussi bien l’étude de la vie en elle-même, de son évolution et de sa distribution dans l’univers, que celle des conditions et des processus qui ont permis l’apparition de la vie sur notre planète, ou ailleurs dans l’Univers. De ce fait, cette science est nécessairement pluridisciplinaire, c'est-à-dire qu’elle fait appel aussi bien aux compétences de biologistes, que celles de physiciens, de chimistes et de géologues.

L’IPSL est impliqué dans ce domaine de recherche avec pour objectif principal d’étudier la distribution de la matière organique et son évolution dans le système solaire. Ces informations sont très précieuses pour comprendre comment les « ingrédients » de la vie ont pu être réunis sur Terre, pour aboutir à la formation des organismes vivants par évolution chimique. Elles pourraient également permettre de mettre en évidence des formes de vie extraterrestres passées (Mars ?), ou présentes (Europa ?). Il faut enfin souligner que l’IPSL est engagé dans les recherches liées aux exoplanètes, que ce soit leur détection, ou l’étude de leurs atmosphères, que les télescopes seront à même de sonder dans un futur proche.

Les méthodes mises en œuvre pour mener à bien ces études sont essentiellement :

• les mesures depuis des plateformes orbitales, ou in situ (c'est-à-dire à l’intérieur de l’environnement à sonder) à l’aide d’instruments embarqués dans des sondes spatiales ;
• la modélisation numérique ;
• les simulations expérimentales.

Les principaux environnements étudiés dans le cadre de l’exobiologie à l’IPSL sont Titan, plus grand satellite de Saturne, qui possède une atmosphère dense principalement composée de N₂ et CH₄ ; Mars, qui pourrait avoir eu une évolution semblable à celle de la Terre durant le premier milliard d’années de son existence; Phobos, le plus grand satellite de Mars, qui est très certainement un astéroïde piégé par la gravité de Mars; et les comètes qui sont importantes car elles ont probablement « importé » sur Terre des composés volatils qui composent les océans et l’atmosphère, mais également des composés organiques utilisés dans la chimie prébiotique.