Après la synthèse dans les étoiles géantes rouges, les molécules d'eau se retrouvent donc dans certaines zones bien particulières, avec l'oxygène atomique O et le radical OH, qui résultent d'une dissociation de H2O par collision avec d'autres molécules du gaz ou par le rayonnement ultra-violet; on trouve en outre des molécules de O2, CO, CO2, des composés du silicium et peut-être des oxydes d'autres métaux. L'eau à l'état solide est facilement détectée grâce à une signature spectrale caractéristique: une bande d'absorption dans l'infra-rouge à 3,1 µm. L'eau à l'état de glace a pu être mise en évidence d'abord à la surface et à la périphérie d'étoiles de température peu élevée, puis dans les nuages moléculaires interstellaires. La présence d'eau dans les nuages circumstellaires de certaines étoiles trés jeunes est considéré comme un indice de formation de système planétaire.
Figure 1: bande d'absorption de la lace autour d'une étoile infra-rouge
Comme pour les autres étoiles, la formation du système solaire a débuté par la contraction gravitationnelle d'un nuage moléculaire sous l'effet de sa propre masse. La partie centrale donne le Soleil où la température interne devient suffisante pour déclencher les réactions thermo-nucléaires qui produisent l'énergie lumineuses. Le reste du nuage, qui n'a pu se condenser au centre, s'aplatit en un disque de poussières et de gaz tournoyant en orbite autour du Soleil. Ces poussières se rassemblent en planètes et en comètes vers -4,6 milliards d'années.
Selon ce scénario communément admis, l'eau peut se trouver un peu partout dans le système solaire. Elle proviendrait des pellicules de glace recouvrant les poussières contenues dans le nuage interstellaire froid et dense qui s'est contracté. Cependant les molécules d'eau n'ont pu subsister que dans des conditions de température assez basse, c'est à dire assez loin du Soleil. En effet Mercure, la planète la plus proche du Soleil, est trés chaude et dépourvue d'eau; à l'opposé, Miranda, un satellite d'Uranus, est constitué principalement de glace. Europa, satellite de Jupiter, est également recouvert de glace. A la pression régnant dans l'espace, la vapeur d'eau se condense en glace vers 160°K; la température diminue en s'éloignant du Soleil; la condensation en glace s'effectue à partir d'une distance du Soleil égale à quelques unités astronomiques (Unité Astronomique, 1 U.A. = 150 millions de km, distance moyenne de la Terre au Soleil), c'est à dire au niveau de Mars. Au delà, les grains de poussière recouvertes de glace se sont agglutinés les uns aux autres pour former les noyaux des comètes qui eux-mêmes ont formés le noyau solides des planètes géantes (Jupiter, Uranus, Neptune) et leurs satellites.
