La vita è il fenomeno più complesso della Terra. Come è nata la vita? Questa è una domanda scientifica che non è stata ancora completamente risolta.
Nel 1924, lo scienziato sovietico Oparin propose la teoria degli agglomerati. Gli agglomerati sono polimeri di proteine e acidi nucleici, che hanno una struttura simile a quella delle membrane e possono reagire per produrre amido o nucleotidi, sotto l'azione degli enzimi. Nel 1953, lo scienziato americano Miller simulò l'atmosfera primordiale con una miscela di idrogeno, vapore acqueo, metano e ammoniaca, e scoprì amminoacidi e altre piccole molecole contenenti azoto nel condensato. Ciò suggerisce che le piccole molecole biologiche come gli amminoacidi potrebbero essersi formate sulla superficie terrestre o nell'aria e, successivamente, essere entrate nell'oceano con l'acqua piovana o quella di scioglimento, per poi aggregarsi in proteine e acidi nucleici. Questi agglomerati, interagendo con le sostanze organiche presenti nell'oceano, avrebbero potuto dar origine alla membrana e, infine, alla vita primordiale.
L'aspetto della Terra primordiale era molto diverso da quello attuale. Allora, i vulcani erano molto diffusi e l'atmosfera era molto sottile. A causa della mancanza di ossigeno e della protezione dello strato di ozono, l'intera Terra era esposta a forti raggi UV. Anche se gli amminoacidi si fossero formati per caso grazie ai fulmini, sarebbero stati facilmente distrutti dalle forze naturali. Per questo motivo, alcuni studiosi ipotizzano che la materia della vita potrebbe essere stata portata sulla Terra dallo spazio, ad esempio tramite l'impatto di meteoriti. Tuttavia, è difficile trovare prove convincenti, poiché i meteoriti si sarebbero riscaldati a temperature molto elevate durante il passaggio nell'atmosfera, rendendo difficile la conservazione della materia della vita.
Un'altra possibilità è che la vita non sia nata sulla superficie terrestre, ma nelle profondità marine. Gli "idrotermi" dei fondali marini, che emettono metano, ammoniaca e altre sostanze, potrebbero aver formato purine, nucleotidi e altri composti organici, che a loro volta potrebbero formare agglomerati o addirittura la vita. Sebbene l'ambiente dei fondali marini sia estremamente ostile per la vita terrestre di oggi, è stabile e fornisce energia e sostanze sufficienti. Se la vita si fosse formata lì, potrebbe essere sopravvissuta senza essere distrutta. Attualmente, gli scienziati hanno trovato alcuni organismi unicellulari simili ai batteri nei fondali marini e sottoterra, che vivono in ambienti estremi (come temperature superiori ai 100 °C, ambienti privi di ossigeno e ricchi di zolfo, alta salinità, forti acidi o forti basi) e le cui caratteristiche biomolecolari, come il processo di trascrizione genica, differiscono notevolmente da quelle dei batteri, ma sono più simili a quelle degli eucarioti. Nel 1977, i microbiologi hanno istituito un nuovo gruppo di organismi unicellulari, gli archeobatteri, che potrebbero essere strettamente imparentati con la vita primordiale. Tuttavia, la ricerca sull'origine e l'evoluzione degli archeobatteri è ancora agli inizi e non fornisce ancora prove sufficienti per l'origine della vita.
Prove più attendibili dell'origine della vita provengono dai fossili. I fossili possono preservare in qualche modo le forme iniziali della vita, come le alghe primitive e i batteri, e alcune ricerche in campi come la sedimentologia.
I primi fossili di alghe sono principalmente stromatoliti, che risalgono a 3,5 miliardi di anni fa. I paleontologi hanno anche trovato fossili di filamenti simili ai batteri nelle rocce vulcaniche, che si ritengono siano fossili di archeobatteri, risalenti anch'essi a circa 3,5 miliardi di anni fa. In teoria, dovrebbero esistere fossili di vita primordiale ancora più antichi, ma questi non sono stati ancora trovati.
Anche la ricerca in campi come la sedimentologia fornisce alcune informazioni sull'origine della vita. Una delle rocce sedimentarie più antiche della Terra, lo strato di ferro a fascicoli, si è formata per la maggior parte durante l'era paleozoica, circa 2 miliardi di anni fa. Questi strati di ferro sono un'importante risorsa per l'estrazione del ferro oggi, e la loro principale componente è l'ossido di ferro. La formazione su larga scala di questi strati di ferro richiede un'elevata quantità di ossigeno, e l'aumento del contenuto di ossigeno ha fatto sì che gli ioni di ferro bivalenti, solubili in acqua, si ossidassero in ioni di ferro trivalenti, formando così depositi di ossido di ferro. All'inizio della Terra, il contenuto di ossigeno era molto basso, e la formazione su larga scala degli strati di ferro testimonia l'aumento del contenuto di ossigeno nel corso del tempo.Questo è stato il primo aumento significativo della concentrazione di ossigeno nell'atmosfera e nell'acqua di mare. E il primo evento di ossigenazione della Terra potrebbe essere stato causato dai primi organismi viventi.