L'eau liquide est probablement abondante dans l'Univers, même si sa présence stable n'est attestée, en , que sur un seul corps, la Terre.

L'existence d'eau liquide sur d'autres corps est un sujet particulièrement étudié car, entre autres, elle est généralement considérée comme l'un des préalables essentiels à la vie.. La recherche d'eau liquide ailleurs que sur Terre est donc une partie importante du travail effectué dans le cadre de la recherche de vie extraterrestre.

Différentes méthodes sont utilisées pour détecter de l'eau liquide ailleurs que sur Terre. Les principales sont la spectroscopie d'absorption et la géochimie. Ces techniques se sont avérées efficaces pour détecter de la vapeur d'eau et de la glace d'eau, mais l'eau liquide s'avère plus difficilement détectable par spectroscopie astronomique, notamment lorsque l'eau est souterraine. Pour cette raison, les astronomes, les planétologues et les exobiologistes étudient et utilisent les effets de marée, des modèles de différenciation planétaire et des techniques de radiométrie pour évaluer le potentiel d'un objet à abriter de l'eau liquide. L'eau émise lors de phénomènes volcaniques peut fournir des indices, tout comme des caractéristiques fluviales et la présence d'antigels (sels ou ammoniac).

En utilisant ces méthodes, l'eau liquide semble avoir couvert une grande partie de la surface de Mars dans le passé. Ce semble être également le cas sur Vénus. Cependant, l'eau liquide peut également exister en profondeur dans les corps planétaires, à la manière des eaux souterraines terrestres. La vapeur d'eau est parfois considérée comme une preuve de la présence d'eau liquide, bien qu'elle puisse être décelée là où il n'y a pas de traces d'eau liquide. Des preuves similaires soutiennent la présence d'eau liquide sous la surface de nombreuses lunes et planètes naines, parfois sous forme de grands océans subglaciaires. L'eau liquide est envisagée comme commune dans d'autres systèmes planétaires malgré l'absence de preuves concluantes à l'heure actuelle (2015).

Prédiction et détection Conditions générales d'existence vignette|Diagramme de phase de l'eau.

L'eau pure n'existe sous forme liquide que dans un domaine restreint de couples pression-température, correspondant à la zone colorée en vert sur le diagramme de phase ci-contre.

En deçà de (), température du point triple entre l'état liquide, l'état (la glace que l'on connaît habituellement) et l'état , l'eau existe uniquement sous forme de glace (de différentes phases mais toutes solides) ou de vapeur. La température maximale est quant à elle celle du point critique de l'eau, (). En effet, aux pressions où l'eau est liquide à cette température, l'eau devient un fluide supercritique aux températures plus élevées, on ne peut donc plus parler stricto sensu d'état liquide.

Au niveau de la pression, le minimum nécessaire est la pression du point triple liquide//vapeur de l'eau : , soit environ 0,6 % de la pression atmosphérique normale. La pression maximale est quant à elle celle de la transition entre état liquide et état à la température du point critique, soit environ , soit encore de l'ordre de la pression atmosphérique normale.

Cependant, la présence d'éléments dissous jouant par exemple le rôle d'antigel peuvent abaisser significativement le point de congélation de l'eau et, par suite, autoriser la présence d'eau liquide à des températures bien plus basses que celle où ce serait possible pour de l'eau pure. C'est ainsi que semble exister, au moins de façon transitoire, de l'eau liquide (ou des sortes de saumures liquides) là où elle n'existerait si l'eau était pure.

Spectroscopie vignette|Spectre d'absorption de l'eau liquide dans les domaines ultraviolet, visible, infrarouge et radio. La méthode la plus concluante de détection et de confirmation de la présence d'eau liquide est la spectrométrie d'absorption. L'eau liquide a une signature spectrale différente des autres états, due à l'état de sa liaison hydrogène.. Cependant, les eaux de surface sur des planètes telluriques peuvent être rendues indétectables par cette méthode à cause de la présence d'une atmosphère.

La présence de vapeur d'eau a été confirmée sur de nombreux objets par spectroscopie, mais elle ne suffit pas à prouver l'existence d'eau liquide. Toutefois, lorsqu'elle est combinée à d'autres observations, la présence d'eau liquide peut en être déduite. Ainsi, la densité de Gliese 1214 b suggère qu'une partie importante de sa masse est de l'eau et la détection par le télescope spatial de vapeur d'eau suggère fortement la présence de glace chaude ou d'eau supercritique...

Indicateurs géologiques Thomas Gold a postulé que de nombreux corps du Système solaire pourraient abriter de l'eau liquide sous leur surface.. La présence de cette eau pourrait être détectée par certaines caractéristiques géologiques.

vignette|Sphérule d'hématite de , vraisemblablement formée en milieux aqueux et photographiée par Opportunity sur Mars. Ainsi il est possible que Mars possède de l'eau liquide souterraine. La recherche suggère également que dans son passé s'écoulait de l'eau à sa surface, laissant de larges zones semblables aux océans terrestres.. Certains indices directs et indirects suggèrent la présence d'eau liquide sur ou sous sa surface. : des lits de cours d'eau, calottes polaires, mesures de spectrométrie, cratères érodés ou la présence de minéraux dont l'existence est liée directement à la présence d'eau (tels que l'opale ou la goethite).

vignette|gauche|Chaos sur Europe. Les terrains chaotiques pourraient aussi être liés à la présence d'eau liquide souterraine. Ainsi, en , une équipe de chercheurs publie un article dans qui suggère que plusieurs chaos présents sur Europe sont situés sur de grands lacs d'eau liquide. Ces lacs seraient entièrement enfermés dans l'enveloppe externe et glaciale du satellite et, plus bas dans la couche de glace, se trouverait un océan liquide.. Sur Encelade, de tels chaos sont observés (voir Rayures de tigre) et les cristaux de glace dont ils sont constitués montrent qu'ils sont récents..

Cryovolcanisme Des geysers éjectant de la vapeur d'eau ont été trouvés sur Europe et Encelade... La présence de sel dans ceux d'Encelade permet d'en déduire que l'eau a une origine profonde.. Le cryovolcanisme peut constituer un indice de la présence d'eau liquide souterraine si les geysers éjectent de l'eau, et un indice encore plus important si, en plus de l'eau, ils éjectent des sels.

Forces de marées Le consensus scientifique est en faveur de la présence d'eau liquide sous la surface d'Europe et d'une l'énergie permettant de la maintenir, issue de la chaleur engendrée par des forces de marées.. Greenberg, Richard, Europa: The Ocean Moon: Search for an Alien Biosphere, 2005 .. Les premiers indices de la présence de ces forces de marées provenaient de considérations théoriques sur le chauffage par les forces de marée (une conséquence de l'orbite légèrement excentrique de la lune et d'une résonance orbitale avec les autres satellites galiléens).

Les scientifiques utilisent des mesures effectuées par Cassini pour confirmer la présence d'un océan d'eau liquide sous la surface d'Encelade. Les modèles en découlant des forces de marées ont été utilisés pour théoriser la présence de couches d'eau liquide sur d'autres lunes du Système solaire.

Calculs de densité Les planétologues des calculs de densité pour déterminer la composition d'une planète (ou un astre en général) et ainsi évaluer son potentiel à posséder de l'eau liquide. La méthode manque toutefois de précisions car les combinaisons de nombreux composés et d'états peuvent produire des résultats similaires.

Les scientifiques ont également utilisé des signaux radios et le radar de Cassini pour détecter la présence d'une couche d'eau liquide et de l'ammoniac sur Titan... Les résultats obtenus sont cohérents avec ceux obtenus en réalisant des calculs de densité.

Modèles de décroissance radioactive Les modèles de décroissance radioactive sur de petits corps glacés du Système solaire suggère que Rhea, Titania, Oberon, Triton, Pluton, Éris, Sedna et Orcus pourraient posséder des océans souterrains.. Ces modèles indiquent que ces couches d'eau liquide sont en contact direct avec le noyau rocheux, permettant une dissolution efficace des sels minéraux dans l'eau à l'inverse de satellites plus grands comme Ganymède, Callisto ou Titan dont les couches d'eau liquide reposeraient sur de la glace sous haute pression.

Modèles de différenciation interne right|vignette|Deux modèles de différenciation interne pour Europe (en anglais) : l'un suppose l'existence d'une couche de glace chaude en profondeur, l'autre la présence d'un océan d'eau liquide.

Les modèles de certains objets du Système solaire révèlent la présence d'eau liquide dans leur composition interne.

Ainsi, des modèles de la planète naine Cérès montrent qu'une couche d'eau liquide peut exister sous sa surface.. Cependant, il pourrait également s'agir d'une couche de glace...

Zone habitable

La présence d'une planète dans la zone habitable circumstellaire peut permettre l'existence d'eau liquide...

Dans le système solaire

La Terre est le seul corps du système solaire où la présence d'eau liquide soit certaine. Mais dans de nombreux autres corps sa présence actuelle ou passée est probable, plausible ou possible.

Planètes Terre

vignette|La Bille bleue : la Terre prise le par l'équipage d à une distance d'environ .

Par sa surface recouverte à environ 71 % par des océans, la Terre est le seul astre connu pour abriter des zones stables d'eau liquide. Par ailleurs, l'eau liquide est essentielle à tous les organismes vivants connus qui y vivent. Sa présence est le résultat d'une pression atmosphérique suffisante à sa surface et du fait que l'orbite terrestre est située dans la zone d'habitabilité du Soleil, celle-ci étant quasi circulaire et stable. Cependant, son origine demeure incertaine.

Mars vignette|Conglomérat trouvé par le à la surface de Mars. Il s'agit d'un indice de la présence d'un ancien cours d'eau asséché.. vignette|Coulées sombres saisonnières dans le cratère Newton, peut-être de l'eau liquide salée.

Dans le passé, Mars a pu accueillir de l'eau liquide sous forme de lacs, fleuves. ou même d'un océan dénommé Oceanus Borealis... Nous avons des traces de présence, en surface, de grandes quantités d’eau (peut-être liquide) au début de l’histoire de la planète. La première est l’existence de vallées ramifiées qui sillonnent les terrains anciens de l’hémisphère sud et qui datent de plus 3 milliards d’années ; elles donnent l’impression que de l’eau liquide s’est écoulée en quantité sur la planète, ce qui indique qu’à cette époque existait une atmosphère dense et chaude. Le deuxième indice est la présence probable d’un océan qui aurait recouvert les grandes plaines du Nord il y a 2 à 3 milliards d’années. Les récentes mesures radar de la mission Mars Global Surveyor, ont renforcé cette hypothèse, émise lors des premières mesures de la sonde Viking. Elles ont révélé la présence de lignes longues de plusieurs milliers de kilomètres et dont l’altitude est constante. S’agirait-il de rives ? Si un tel océan a existé, l’eau qu’il contenait aurait formé un océan global d’au moins trente mètres d’épaisseur.