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在恒星形成时,特别是最初阶段水分子起着很重要的作用.在星体形成的温暖环境里,水分子不仅是很重要的氧贮体,而且对周围的气体起着冷却作用,来帮助消除恒星形成过程中积累的多余的能量.水分子以气体或者固体冰的形式出现在恒星形成的区域中,其中气体与固体冰的比例与环境的物理和化学特性有关,因而这一比例参数也可以作为恒星演化的不同阶段的一种检测手段.由于从地球上进行水分子的探测非常困难,所以水分子的作用只是到了最近才得到了认识.