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Cuando la Tierra primitiva se fue enfriando, esto permitió que el vapor de agua presente en la atmósfera primitiva se condensara y se produjeran las primeras lluvias, lo que dio lugar a la formación de los océanos. Todo esto se supone que ocurrió hace aproximadamente 4.000 millones de años.
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El estudio de la molécula del agua también se ha usado para investigar el proceso de formación de estrellas, en particular las masivas. Dicha molécula tiene la particularidad de tener una transición que da lugar a la emisión MASER, que es el acrónimo de (del inglés) Microwave Amplification by Stimulated Emission of Radiation. En español, un maser lo podemos entender como un amplificador de microondas por la emisión estimulada de radiación. Al igual que un láser, un máser produce emisión muy intensa y colimada. Estas dos propiedades hacen de los máseres una herramienta muy poderosa para estudiar algunos procesos astrofísicos. El máser de una de las transiciones de la molécula del agua es el más intenso que se ha descubierto en el Universo y, por lo tanto, el más usado por muchos astrónomos.