ऍरिझोना विद्यापीठातील एक खगोलतज्ज्ञ डॉ.जॉन लुइस ह्यांच्या प्रारुपानुसार (model) सौरतेजोमेघातील पदार्थ थंड होऊन गोठताना ते तक्ता १. मधील क्रमानुसार गोठले असावेत. उदाहरणार्थ कॅल्शियम आणि मॅग्नेशियम सिलिकेटे आणि ऑक्साइडे यांसारखी संयुगे, जी अधिक तापमानाला गोठू शकतात ती सर्वात आधी गोठली असणार, तर हायड्रोजन आणि हेलियम सारखे वायू खूपच कमी तापमान असल्याशिवाय गोठू शकत नाहीत ते सर्वात शेवटी आणि सूर्यापासून जास्तीत जास्त दूर अंतरावर गोठले असणार.

तक्ता १. सौर तेजोमेघातील पदार्थांच्या गोठण्याचा क्रम.

वरील तक्ता ध्यानात घेत आपण सौरमालेतील ग्रहांची रासायनिक घटना (chemical composition) पाहिली तर आपल्या असे लक्षात येईल की सौरमालेच्या आतल्या भागात तयार झालेले पृथ्वीसदृश (terrestrial) ग्रह हे धातूंची ऑक्साइडे, लोह वा लोह-निकेल संमिश्र धातू (alloy) यांपासून तयार झाले आहेत. कारण सौरमालेच्या ह्या भागातील जास्त तापमानाला गोठू शकणारे असे हे पदार्थ आहेत. (सौरमालेच्या ह्या भागातील सध्याचे नव्हे तर सौरमालेच्या निर्मितीच्या वेळेचे तापमान आपल्याला लक्षात घ्यायचे आहे.) मात्र पाणी हे ह्या उच्च तापमानाला गोठणारे संयुग नाही. तेव्हा, हे दगडधोंड्यांचे पृथ्वीसदृश आदिग्रह तयार झाले तेव्हा त्यांवर पाणी असण्याची शक्यता अगदीच नगण्य. मग पृथ्वीवर पाणी आले कुठून आणि कसे?

पृथ्वीवरील पाणाच्या उगमाबाबत आपल्याकडे पुराव्यासहित ठोस माहिती नाही. परंतु,पृथ्वीवर पाणी कुठून आले असावे ह्याबाबत काही शक्यता मांडल्या जातात. पहिली शक्यता म्हणजे आदिपृथ्वी निर्माण झाली ती पाण्यासकटच. मात्र आपण ह्याआधी पाहिल्यानुसार आदिपृथ्वी तयार होताना तीवर पाणी राहण्याची शक्यता अगदीच नगण्य आहे. त्यामुळे आदिपृथ्वीपासून पृथ्वीग्रह तयार होताना नंतरच्या टप्प्यांमध्ये पृथ्वीवर पाणी आले असणार. सौरमालेत जलयुक्त (hydrated) खनिजे आढळतात. पृथ्वीवर सापडलेले अनेक अशनी (meteorites) अशा कार्बनी कॉन्ड्राइटांचे (carbonaceous chondrites) बनलेले आहेत. आदिपृथ्वी जर अशा कार्बनी कॉन्ड्राइटांची बनलेली असती तर पृथ्वीवर सध्या आहे त्याच्या तीनशे पट अधिक पाणी आढळले असते; सध्या समुद्रांची सरासरी खोली ३ ते ४ किलोमीटर आहे, ती ३० ते ४० किलोमीटर असती.

आकृती १. क्युपर पट्टा आणि ऊर्टचा ढग. सौजन्य - नासा (NASA).

सौरमालेचा विचार करता पाणी असणार्‍या दुसर्‍या ख-वस्तू म्हणजे धूमकेतू. धूमकेतू म्हणजे बर्फ आणि सेंद्रीय (organic) धुळीच्या (साधारणपणे सारख्या प्रमाणातील) मिश्रणाचे गोळे. त्यांचा व्यास १ ते १०० किलोमीटरच्या दरम्यान असतो. सौरमालेच्या टोकाशी क्युपर पट्टा (Kuiper Belt) आहे. हा पट्टा म्हणजे सौर-चकतीतील उरलेसुरले गोठलेले पदार्थ. सौरमालेभोवती ऊर्टचा ढग आहे. तो म्हणजे सौर-तेजोमेघातील उरल्यासुरल्या गोठलेल्या पदार्थांचा गोल. क्युपर पट्टा आणि ऊर्ट ढगाच्या कल्पनाचित्रासाठी आकृती १. पाहा. सौरमालेतील बहुतेक धूमकेतूंचा उगम क्युपर पट्ट्यात वा ऊर्टच्या ढगात असतो. मोठा परिभ्रमण काळ असणारे (long period) धूमकेतू सहसा ऊर्टच्या ढगातून आलेले असतात. ह्या धूमकेतूंच्या परिभ्रमण कक्षांचे वितरण यादृच्छिक (randomly distributed) असते आणि कक्षा सहसा अन्वस्तीय (parabolic) असतात. त्यावरून त्यांच्या उगमाचे क्षेत्र गोलाकार (spherical) आणि दूरवर (distant) असल्याचे कळते. क्युपरचा पट्टा सौरमालेच्या प्रतलात (plane) पण नेपच्यूनच्या कक्षेच्या पुढे (३० ख.ए. पेक्षा जास्त अंतरावर) आहे. त्यामुळे तिथे उगम पावणारे धूमकेतू सहसा छोटा परिभ्रमणकाळ असलेले (short-period) असतात. ह्या धूमकेतूंच्या कक्षा साधारणपणे सौरमालेतील ग्रहांच्या कक्षांच्या प्रतलात असतात आणि ग्रह ज्या दिशेने सूर्याभोवती फिरतात, सहसा त्याच दिशेने हे धूमकेतू सूर्याभोवती फिरताना आढळतात.

धूमकेतूंच्या कक्षा ग्रहांच्या परिभ्रमण कक्षांना छेदून धूमकेतू ग्रहांवर आदळण्याची उदाहरणे आपल्याला नवीन नाहीत. उदाहरणार्थ, शूमेकर-लेवी९ हा धूमकेतू जुलै १९९४ मध्ये गुरूवर आदळला होता. तेव्हा, असे अनेक धूमकेतू पूर्वी आदिपृथ्वीवर आदळून त्यामार्गे पृथ्वीवर पाणी आले असावे अशी एक शक्यता वैज्ञानिकांमध्ये बराच काळ लोकप्रिय होती. पृथ्वीच्या वातावरणात आढळणारे अरगॉन, क्रिप्टॉन, झेनॉनसारख्या निष्क्रीय वायूंचे (noble or inert gases ) प्रमाणही धूमकेतूंच्या टकरींकडे निर्देश करते. आतापर्यंत सखोल अभ्यास झालेले धूमकेतू म्हणजे हॅले, हेल-बॉप आणि ह्याकुताके. ह्या तीनही धूमकेतूंवर आढळणार्‍या पाण्यातील ड्युटेरियम-हायड्रोजन गुणोत्तर (D/H) हे पृथ्वीवरील पाण्यातील ड्युटेरियम-हायड्रोजन गुणोत्तराच्या सुमारे दुप्पट आहे. त्यामुळे पृथ्वीवरील पाण्याचा उगम धूमकेतूंवर असण्याच्या संभव कमी दिसतो. ड्युटेरियम म्हणजे हायड्रोजनचे एक समस्थानिक (isotope). हायड्रोजनच्या केंद्रकात एक प्रोटॉन असतो, तर ड्युटेरियमच्या केंद्रकात एका प्रॉटॉनसोबत एक न्युट्रॉनही असतो. त्यामुळे ड्युटेरियमला जड हायड्रोजन असेही म्हटले जाते. इतर धूमकेतूंच्या पाण्यातील D/H गुणोत्तर ह्या तीन धूमकेतूंप्रमाणेच असल्यास धूमकेतूंमुळे पृथ्वीवर मोठ्या प्रमाणात पाणी आले असण्याची शक्यता कमी होते. अधिकाधिक धूमकेतूंचा अभ्यास होईल त्यानुसार ह्या शक्यतेची ग्राह्याग्राह्यता बदलू शकेल. धूमकेतूंमुळे पृथ्वीवर थोड्या प्रमाणात पाणी आले असेलही, पण पृथ्वीवरील पाण्याचा तो मुख्य स्त्रोत नसावा असा सध्याचा ग्राह्य निष्कर्ष आहे.