Гипотеза Геи впервые была предложена в 1969 г. английским биологом Джеймсом Лавлоком (род. 1919г.), её суть заключается в том, что земная биосфера оказывает серьёзное воздействие на земную атмосферу, существенно изменяя её состав. Из того, что нижние слои атмосферы имеют доволно сложный химический состав, Лавлок сделал вывод, что жизненные формы в земной биосфере помогают формировать в атмосфере условия, необходимые для продолжительного поддержания на планете жизни. Микрорганизмы, осуществляющие газообмен, к примеру, согласно этой гипотезе могут играть ключевую роль в непрерывном процессе регуляции условий окружающей среды. Без этих взаимодействий, в ходе которых некоторые организмы выделяют определённые газы и углеродные соединения, которые впоследствии переносятся в другие места и используются другими организмами, планета Земля могла бы иметь слишком горячую или слишком холодную поверхность, лишённую жидкой воды и окружённую богатой углекислым газом атмосферой, неспособной поддерживать жизнь.

Гея была богиней земли в древнегреческой мифологии. Лавлок использовал её имя, чтобы представить с его помощью земную биосферу – совокупность жизненных форм на Земле, включающую живые организмы и необходимые для их существования жидкости, газы и твёрдые вещества. Таким образом гипотеза Геи утверждает, что «Гея» (земная биосфера) стремится поддерживать атмосферные условия, подходящие для существования земной жизни.

Солёность океана поддерживалась на постоянном уровне примерно в 3,4% на протяжении достаточно долгого времени. Устойчивость уровня солёности в океане очень важна, так как для жизнедеятельности большинства клеток требуется довольной постоянный уровень солёности, и в общем случае клетки не переносят отклонения от него более чем на 5%. Постоянство солёности океана долгое время оставалась загадкой, так как был неизвестнен процесс, уравновешивающий процесс поступления растворённых солей из рек. Недавно было выдвинуто предположение, что на солёность также может оказывать большое влияние просачивание морской воды через раскалённые базальтовые породы и её последующее появление в форме гейзеров в срединно-океанических хребтах.

Однако состав морской воды далёк от равновесного, и в целом достаточно сложно объяснить этот факт без привлечения представлений о влиянии на состояние динамического равновесия в океане органических процессов. В одном из предложенных объяснений говорится о формировании солевых равнин на протяжении всей земной истории. Было сделано предположение, что они могли быть созданы колониями бактерий, которые фиксировали ионы и тяжёлые металлы в процессе жизнедеятельности.

Если мы будем использовать гипотезу Геи в наших поисках внеземной жизни, то нам нужно будет искать далёкие планеты (например внесолнечные планеты) со сложным атмосферным составом. Распространяя эту гипотезу за пределы земной биосферы, можно определить, будет ли планета пригодна для жизни, или нет. Отсутствие химических взаимодействий в нижних слоях атмосферы далёкой планеты можно рассматривать как признак отсутствия на ней живых организмов.

Хотя эта интересная гипотеза в настоящее время является, скорее, предположением, чем твёрдым, научно проверенным фактом, она тем не менее довольно активно используется в развитии оценочных представлений о сложных химических взаимодействиях, которые помогали поддерживать жизнь в земной биосфере. Эти взаимодействия между микроорганизмами, высшими животными и разделяемой ими атмосфере могут также быть учтены при будущей разработке эффективных систем поддержания жизни для использования на стационарных космических станциях, лунных базах и планетных поселениях.