Die Helmholtz-Allianz versucht in einem interdisziplinären Ansatz, die Zusammenhänge zwischen der Entwicklung eines Planeten und der Evolution von Leben zu ergründen. Dabei wird der gesamte Planet, von seinen äußeren Hüllen wie Magnetosphäre und Atmosphäre bis in seinen Kern in die Untersuchungen mit einbezogen. Ausgehend von der Erde werden auch andere Körper unseres Sonnensystems betrachtet, beispielsweise die erdähnlichen Planeten Venus und Mars oder die Monde der großen Planeten. In den beiden letzten Jahrzehnten wurden nahezu 900 extrasolare Planeten entdeckt, die daher einen weiteren Schwerpunkt der Untersuchungen bilden.
Die Eignung eines Planeten für die Entwicklung von Leben („planetary habitability”) hängt von zahlreichen Parametern ab. Die Art des Zentralgestirns und das davon ausgehende Strahlungsfeld und seine Entfernung vom Planeten bestimmen die prinzipielle Möglichkeit der Bewohnbarkeit („Habitable Zone”). Weiterhin entscheidend sind Planetenmasse, Zusammensetzung und Dynamik der festen Bestandteile, Existenz von Wasser und Vorhandensein einer Atmosphäre. Gerade die Atmosphäre spielt dabei eine wichtige Rolle, wobei Zustandsgrößen wie Druck, Temperatur oder chemische Zusammensetzung die Rahmenbedingungen für die Evolution von Leben setzen. Physikalisch-chemische Prozesse bilden die Grundlage für die Dynamik innerhalb der Atmosphäre.
Spektroskopische Untersuchungen mit Hilfe der Fernerkundung bieten die einzige Möglichkeit, Aussagen zum Zustand einer Planeten-Atmosphäre zu treffen. Insbesondere würde die Identifizierung von sog. Biosignaturen in Exoplaneten-Spektren auf das Vorhandensein von Biomarker-Molekülen hindeuten. In verschiedenen Studien wurden bereits die Spektren von Exoplaneten simuliert, wobei man jedoch Wolken entweder komplett vernachlässigte oder nur mit stark vereinfachenden Näherungen beschrieb. Im Rahmen der Helmholtz-Allianz steuert MF-ATP sein hochauflösendes Strahlungstransferprogramm unter Berücksichtigung von Vielfach-Streuung zur Modellierung der Infrarotspektren von Exoplaneten bei. Diese Untersuchungen sollen helfen zu verstehen wie Wasser- und Eiswolken die Spektren beeinflussen und möglicherweise molekulare Signaturen maskieren.