让我们经历一次地球演化的时间旅行，看看我们的地球在外星天文学家眼中是如何度过不同演化阶段的。在我们使用NASA计划中的“类地行星搜寻太空望远镜”或者更先进的“生命搜寻阵列”搜索类地行星的行动中，对于辨别哪些探测到的信号可能会提示生命的存在，这些地球演化史的资料可以提供关键的线索。
冥古宙地球 45.6亿至38亿年前
大约45.6亿年前，地球刚由众多星子（编者注：planetesimal，指太阳系演化早期由尘埃聚集形成的千米量级的天体，小行星带可以看作星子的遗族）聚集而成，从外太空观测到的地球在红外谱上将是一颗明亮的炽热星体。40亿年前的太阳明亮程度仅仅有今天太阳的七成左右，那时候地球的大气主要是二氧化碳、氮气以及水蒸气。二氧化碳和水蒸气两种温室气体能有效保持温度。而在地球红外光谱中，氮气的吸收占据了相当宽的谱带。
太古宙地球 38亿至25 亿年前
最新的证据表明，地球上的生命出现在冥古代。34亿年前，光合微生物出现了，并且有微生物开始生成甲烷，这种强温室气体有助于在太阳仍然低亮度之下保持地球的温暖。27亿年前，部分藻类已经能利用太阳可见光来生成对于其他微生物有毒的氧气。从外空看来，太古代的地球是像土卫六一样的甲烷世界，但是更温暖，也有可观的水蒸气和二氧化碳含量。这三种气体能在行星光谱上清楚呈现，
元古宙地球 25亿至6亿年前
硫同位素的变化表明，大约24.5亿年前，氧气开始成为大气的一个重要组分。耐受氧气的微生物也在原生代进化出来，生命活动引起氧气水平的增加，大气中氧气含量可能达到今天的1%～50%，这在地球光谱上可以清楚的看到。在原生代晚期，生命开始向陆地扩展，当陆地上植被足够繁盛之后，太空望远镜可能在光谱分析中找到生命独有的绿色。
原生代也曾存在几次大冰期，第一次的“雪球地球”发生在原生代，约24亿年前，另外两次发生在8000万年前到 6000万年前之间。从外太空看来，冰期地球并没有生命的迹象，温室气体稀少，冰雪覆盖地表，冰雪底下的生命演化被冰冷所减慢。
动物多样的地球 6亿到 4.5亿年前
多细胞动物在约6千万年前开始出现，真菌和原始植物比如苔藓也在5.3千万年到5千万年前向陆地发展。尽管此时的氧气比较充足，但其含量仍然低于现代的水平，因而地球光谱的改变不大。
绿色地球 4.5亿年前到今天
紧接下来地球上的大变化是维管植物在4.5千万年前的出现，历经上百万年，森林覆盖到地球陆地上。绿地成为从外太空中观测地球最显著的标志，大气中氧气含量也从15%上升到31%，超过了现代地球21%的氧气含量，氧气的存在成为外星天文学家确认地球上存在生命的无可争议的证据。氧气、水蒸汽的水平也存在相应的变化，在地球吸收光谱中可以观测到它们的存在。
未来的地球
经历非常长久的时间，地球会变得越来越热。金星提供了地球未来变化的线索。金星和地球大小相当，运行轨道比地球更靠近太阳4000万公里，并可能曾经是一个被水覆盖的星球。但现在的金星已经因为太阳的亮度增加导致温室效应失控，温度上升而导致海洋蒸发，直到厚厚的云层使红外线无法向太空逃逸。NASA艾姆斯研究中心的GoldBlatt估计，在地球上，未来15亿年内可能会发生同样的事情（编者注：这里说的地球变热是长达上亿年的天文因素造成的，比如太阳膨胀，或者地球轨道变化等，跟目前的温室效应在原理上类似，但诱因不同。这里只是一个假说）。
在漫长的时间里，太阳紫外线分解了火星大气中的水分子（变为氢气和氧气），氢气逃逸到太空中，留下的强腐蚀性的氧气，将金星表面的岩石腐蚀成二氧化碳和硫酸。
不过，地球未必会完全复制金星的模式，但除非有大规模地球工程，否则地球还是最终会和金星走向同样的宿命，不会留下任何痕迹告诉遥远的外星观测者，曾经有生命在这里繁衍不息。
