大約在大爆炸後1500萬年，整個宇宙冷卻到宇宙初期遺留下的電磁輻射達到室溫的程度。在2013年的一篇論文中，我將這個階段標記為“早期宇宙的宜居時期”。如果我們生活在那個時候，我們就不需要太陽來保暖；宇宙微波背景輻射就足夠了。
生命是在那麼早的時候開始的嗎？可能不是。大爆炸後的最初20分鐘內的熱稠密條件只產生了氫和氦，以及微量的鋰（每100億個原子中有一個），以及可以忽略不計的重元素丰度。但是，我們所知的生命需要水和有機化合物，它們的出現必須等到第一批恆星在其內部將氫和氦聚變成氧和碳大約5000萬年後。生命最初的瓶頸不是像今天這樣適宜的溫度，而是必需元素的產生。
鑑於最初重元素的供應有限，生命實際上開始於多早？宇宙中的大多數恆星在太陽形成之前數十億年就形成了。根據宇宙恆星形成歷史，我與拉斐爾·巴蒂斯塔和戴維·斯隆合作表明，類太陽恆星附近的生命很可能在宇宙歷史最近的幾十億年中開始出現。然而，未來，生命可能會繼續在圍繞矮星執行的行星上出現，例如我們最近的鄰居比鄰星，它的壽命將是太陽的數百倍。最終，人類最好能夠遷居到圍繞像比鄰星b這樣的矮星執行的宜居行星上，在那裡，它可以靠近天然的核熔爐保持溫暖，長達10萬億年之久（恆星僅僅是由引力約束的聚變反應堆，其優點是比我們在實驗室中產生的磁約束版本更穩定和持久）。
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就我們所知，水是唯一可以支援生命化學反應的液體——但我們還有很多不知道的。在早期宇宙中，僅靠宇宙背景輻射的升溫，是否可能存在其他液體？在我們與馬納斯維·林加姆合作撰寫的一篇新論文中，我們表明，氨、甲醇和硫化氫可能在第一批恆星形成後不久就以液態形式存在，而乙烷和丙烷可能在稍晚時候以液態形式存在。這些物質與生命的相關性尚不清楚，但可以透過實驗進行研究。如果我們成功創造出合成生命，正如哈佛大學傑克·索斯塔克實驗室正在嘗試的那樣，我們可以檢驗生命是否可以在水以外的液體中出現。
確定宇宙中生命開始有多早的一種方法是，檢查生命是否在最古老恆星周圍的行星上形成。預計這些恆星會缺乏比氦重的元素，天體物理學家稱之為“金屬”。（在我們的語言中，與大多數人不同，例如，氧被認為是金屬）。事實上，在銀河系的外圍已經發現了貧金屬恆星，並且它們被認為是宇宙中最早一代恆星的潛在成員。這些恆星通常表現出碳丰度增強，使它們成為“碳增強貧金屬”（CEMP）恆星。我的前學生娜塔莉·馬什安和我曾建議，圍繞CEMP恆星的行星可能主要由碳構成，因此它們的表面可以為滋養早期生命提供豐富的基礎。
因此，我們可以搜尋凌星，或從CEMP恆星前方經過的行星，並在它們的大氣成分中顯示生物特徵。這將使我們能夠根據這些恆星的年齡，透過觀測確定生命在宇宙中可能開始的時間有多早。 同樣，我們可以根據長壽命放射性元素或塵埃粒子撞擊其表面造成的疤痕程度，估算我們可能在地球附近發現的（或可能墜毀在月球上的）星際技術裝置的年齡。
一個互補的策略是尋找來自早期遙遠文明的技術訊號，這些文明利用了足夠的能量使其在廣闊的宇宙尺度上可被探測到。一種可能的訊號是一束光，來自為推進光帆而產生的準直光束。其他訊號可能與宇宙工程專案有關，例如移動恆星。通訊訊號預計無法在整個宇宙中被探測到，因為訊號傳播時間在每個方向都需要數十億年，並且沒有參與者會有足夠的耐心進行如此緩慢的資訊交換。
但是生命的跡象不會永遠存在。遙遠未來生命的景象是黯淡的。暗能量導致的宇宙加速膨脹所帶來的黑暗和寒冷條件很可能會在10萬億年後熄滅所有形式的生命。在此之前，我們可以珍惜大自然賜予我們的短暫禮物。如果我們後代能夠維持一個足夠聰明的文明，能夠延續數萬億年，那麼我們的行動將成為他們的驕傲。我們希望我們能夠明智地行動，以便在他們的“大歷史”書中被正面地記住。