Az "árnyék bioszféra" kifejezést Carol Cleland filozófia professzor alkotta meg 2005-ben, amikor a NASA megbízásából több tudóstársával az élet definícióját próbálták meghatározni. Cleland szerint a Föld árnyék bioszférája "egy mikrobai bioszféra, ami kémiailag és molekulárisan olyannyira különbözik az általunk ismert élettől, hogy nem képes közvetlen versengésre vele, az ismert élet nem tudja metabolizálni azt, ezért olyan ökológiai helyeken fordulhat elő, ahol az ismert organizmusok csak elenyésző számban képviseltetik magukat. Az árnyék bioszféra organizmusai proteinjeiket teljesen eltérő, illetve ellentétes aminosavakkal állítják elő, vagy nukleinsavainak cukra rendelkezik ellentétes kiralitással" - magyarázta Cleland projektjelentésében. A professzor elmélkedése az árnyék bioszféráról azon tudósok munkáira épül akik az idegen élet lehetőségét vizsgálják a Földön. Ezek közül is a leginkább Paul Davies, az Ausztrál Asztrobiológiai Központ kutatójának munkája köszön vissza Cleland tanulmányban. Cleland érvelése szerint a legtöbb tudós elismeri, hogy az élet kialakulásának nagy a valószínűsége megfelelő kémiai és fizikai körülmények között, azaz a földi élet megjelenése sem vallási, sem tudományos szempontból nem számít csodának. Azt is tudjuk, hogy az általunk ismert élet molekuláris szinten sem mutat különösebben nagy eltéréseket. Az élet több mint 100 aminosavból építhetné proteinjeit, mégis az általunk ismert földi élet ugyanazt a 20 aminosavat alkalmazza, mitöbb az aminosavak kódolásához is használhatna más genetikai kódot vagy a nukleotid bázisok egy eltérő sorozatát. Az is egyértelmű, hogy a korai Föld rendelkezett alternatív építőelemekkel: a becsapódó meteoritok bőségesen szállíthattak bolygónkra aminosavakat. Mivel az élet kialakulásának esélye a fentiek tükrében nagy volt a Földön, és a különböző területeken különböző molekula készletek álltak rendelkezésre az első életformák kialakításához, ezért jó esély van arra, hogy bolygónk különböző proto-organizmusoknak adott otthont, melyekből néhány túlélhette a kezdeti időket és a mikrobai élet magasabb szintjére fejlődhetett. Davies professzor kiemeli, hogy az élet a Földön több alkalommal is megjelenhetett, mire végül megvetette lábát a bolygón. A többszöri próbálkozás fő okát a Földet sújtó becsapódások sterilizáló hatásában látja, hozzátéve, hogy az élet újabb és újabb szintézisei egyáltalán nem biztos, hogy mindig ugyanazon a módon fejlődtek ki, mivel a körülmények folyamatosan változtak. Davies szerint a földi kataklizmák túlélésére több lehetőség is kínálkozott, az egyik például ha a számunkra idegen mikroba több mint 1 kilométer mélységben lakozott a felszín alatt. Ekkor akár a legnagyobb becsapódást is túlélhették, feltéve hogy nem voltak az esemény közvetlen közelében, bár ez az eshetőség is függ a Föld kérgének lehűlési mértékétől. Bár az idegen molekulák létét nehéz bizonyítani, Davies szerint akár még a Föld evolúciós történetére is hatással lehettek. Az egyik érdekes spekuláció szerint nem feltétlenül egy közös őstől származunk. Cleland ennél is tovább lép, szerinte az árnyék bioszférának ma is van hatása a földi életre. Eközben Davies óvatosságát azzal indokolja, hogy a több, egymástól elkülönülő életformák egymás mellett élése instabilitást eredményez. Két életforma közül a dominánsabb az erőforrások utáni küzdelemben - még ha az nem is nyíltan zajlik - elnyomja a másikat, ami lassan kipusztul, bár volt példa ilyen együttélésre. A baktérium és az Archaea az élet különböző formái, melyek hasonló ökológiai helyeket foglalnak el és mindezek ellenére legalább 2 milliárd évig megfértek egymás mellett. Cleland az erőforrás problémát azzal oldja meg, hogy az árnyék mikrobák kivonva magukat a versengésből azokon a helyeken bontakoztak ki, melyek a mi életformánknak kedvezőtlenek, ám nem elérhetetlenek. A kritikusok szerint ha valóban megvetette volna a lábát egy második bioszféra, annak valamilyen valós kémiai, illetve biokémiai jele kellene hogy legyen. Cleland ezt elismeri, hozzátéve, hogy a jelenlegi technikák a mikrobai világ felderítésére alkalmatlanok, mivel a mi életformánk molekuláris biológiájára és biokémiájára specializálódnak. Nagyjából Davies is ezt állítja, véleménye szerint a tudósok rossz helyen, rossz eszközökkel kutatnak. Azt sem tartja kizártnak hogy az árnyék bioszféra jelenleg nem aktív, és csupán a megfelelő környezeti körülmények között kel életre. Azt az érvet szintén túlzónak találja, mely szerint ennyi idő alatt már meg kellett volna találnunk egy idegen mikrobát, hiszen az Archaea első tagját is csak nemrégiben, 1970-ben fedezték fel, így egyáltalán nem tartja elképzelhetetlennek hogy élő, szunnyadó, vagy halott idegen mikrobákkal vagyunk körülvéve, és az sem kizárt, hogy ezekben keresendők az ismert élet evolúciós történetének hiányzó láncszemei.