W poszukiwaniu dowodu na życie pozaziemskie, NASA stworzyła w latach 60 program badań kosmicznych. Jego celem stały się dwie planety najbliższe Ziemi – Wenus i Mars. Z powodu niemożności zbadania warunków powierzchni planety Wenus ze względu na jej gęstą i niespokojną atmosferę, pierwszeństwo otrzymał Mars. Pierwszym statkiem kosmicznym, który przybył na Marsa był ‘Mariner’ w 1965 r. PóĽniej kilka innych statków odwiedzało Marsa, w tym dwa lądowniki ‘Viking’ w 1976 r.

          Dr James Lovelock,  brytyjski chemik specjalizujący się w naukach atmosferycznych, był uznanym liderem w tej dziedzinie. Wynalazł detektor wychwytu elektronów, będący w stanie śledzić niezwykle małe ilości pierwiastków śladowych w gazach. Urządzenie to zostało użyte w badaniu warstwy ozonowej w związku z wpływem chlorofluorokarbonów (CFC)  w latach 70-tych. Prawie dekadę wcześniej, NASA zwróciła się z prośbą do Lovelocka o uczestniczenie w zespole szukającym dowodów na istnienie życia na Marsie.

Lovelock wziął udział w tych badaniach ale podszedł do tematu od całkowicie innej strony - przewidział brak życia na Marsie na podstawie badań atmosfery Marsa i pozostawania jej w stanie tzw. martwej równowagi (dead equilibrium). Atmosfera ziemska jest bowiem w stanie chemicznym opisywanych jak stan ‘daleki od równowagi’. Ów brak równowagi gazów atmosferycznych, które budują atmosferę Ziemi jest zupełnie unikalny w naszym systemie słonecznym. Fakt ten byłby jasno zauważalny dla jakiegokolwiek pozaziemskiego obserwatora, poprzez porównanie wizerunków  planet: Wenus, Ziemia i Mars.

Wenus	Ziemia	Mars
CO2 (95%)	N (77%), O (21%)	CO2 (95%)

   Badanie dotyczące chemicznej analizy składu atmosfery planety Wenus, zrodziło następujące liczby: 95 – 96% CO₂, 3 – 4% azotu, z ilością śladową tlenu, argonu i metanu. Ta sama analiza dla Marsa wskazuje: 95,3% CO₂, 2,7% azotu, 1,6% argonu, tylko 0,15% tlenu i jedynie 0,03% wody. W porównaniu z owymi liczbami, atmosfera Ziemi posiada obecnie 77% azotu, 21% tlenu + śladowe ilości CO₂, metanu (CH₄) i argonu.

„Eksperymenty które NASA planowała dokonać na Marsie były co najmniej idiotyczne. Zamierzali wysłać urządzenia, które w marsjańskim środowisku znalazłyby organizmy typu ziemskiego, a ja uważałem że to absurd. Chodzi o to że gdybyś wylądował statkiem kosmicznym w środku Antarktydy, nie znalazłbyś żadnego życia. Dlaczego miałbyś się spodziewać znaleĽć coś w nieskończenie bardziej wrogiej pustyni marsjańskiej? [...] Ja doszedłem do wniosku że jedyny sposób to zmierzyć skład atmosfery: jeśli planeta jest martwa, wszystkie gazy będą w równowadze, ale jeśli jest tam życie, organizmy muszą korzystać z atmosfery jako środka transportu surowców i odpadów, a to zmienia atmosferę także że można ją łatwo odróżnić od środowiska planety martwej"      

           Właśnie wtedy Lovelock, szukając dowodu na życie pozaziemskie i obserwując Ziemię z pozaziemskiego punktu widzenia, zaczął formułować metodę wyjaśniania dlaczego Ziemia pojawiła się z początku nie jako planeta przyozdobiona różnorodnymi formami życia, ale jako planeta, która uległa transfiguracji i transformacji. Co takiego zdarzyło się na Ziemi, że umożliwiło utrzymanie w atmosferze tak nieprawdopodobnej kombinacji gazów chemicznych, szczególnie azotu i tlenu. Jakie procesy zachodzą w atmosferze ziemskiej – i jakie zdarzyły się w przeciągu miliardów lat, które wyjaśniają unikalność  Ziemi? Jak te procesy powstawały i co dzisiaj utrzymuje te procesy w owej równowadze, która chemicznie jest daleka od równowagi?

A więc pytanie, jakie zadał sobie dr James Lovelock brzmiało:  
 Dlaczego Ziemia jest inna od pozostałych znanych planet?

OdpowiedĽ: 
 Dzięki samo-rozwijającemu się i samo-regulującemu się żyjącemu systemowi. Biorąc pod uwagę tą działalność natury, Ziemia wydawała się kwalifikować na istotę żyjącą, kierującą się własnymi prawami.             

          Dalsza historia mówi, iż podczas spaceru w okolicy swego domu w Wilshire w Anglii, Lovelock przedstawił swą hipotezę sąsiadowi Williamowi Goldingowi (pisarzowi, autorowi m.in. ‘Władcy much’) i poprosił go o rade odnośnie odpowiedniej dla niej nazwy. Owocem tej rozmowy jest nazwa ‘Gaja’, od imienia greckiej bogini, która, według mitologii, wyrwała świat z Chaosu. 

           I tak został po raz pierwszy zgłoszony postulat o Hipotezie Gai. Jednakże zaistniała daleko idąca rozbieżność między autorem  tej ambitnej hipotezy, a  środowiskiem naukowców. Pozostawał jeszcze ogrom badań do przeprowadzenia, by móc w jaśniejszy sposób opisać całość procesów, dzięki którym powstała obecna atmosfera naszej planety (i cały czas ulega rozwojowi). Wykonując swoje zadanie, w pierwszych latach badań nad hipotezą, Lovelock uzyskał poparcie dr Lynn Margulis, czołowej amerykańskiej mikrobiolog.