在1969年發現的阿顏德隕石是種碳質球粒隕石。這類隕石可能在早期將大部分的水由太空輸送到地球上，證據是其含有的同位素與地球海水中的相似。
同位素比具有獨特的“化學指紋”，可將地球的水與太陽系中其他天體的水進行比較。其中一種同位素比 - 氘與氫的比（D/H比）- 對於尋找地球上水的起源特別有用。氫是宇宙中最豐富的元素，其較重的同位素氘有時可取代H2O等分子中的氫原子。大多數氘是在大爆炸或超新星中產生，因此它在整個太陽系的形成和演化中會不均勻分佈，在太陽系形成的早期就被“鎖住”。[36]經研究地球和太陽系其他冰凍天體的同位素比率，有機會找出地球水的來源。
地球
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地球海水的氘與氫之比已知為非常精確的 (1.5576 ± 0.0005) × 10−4。[37]這個數值代表的是地球上儲水所在全部來源的混合後結果，可用於識別地球水的一個或是多個來源。在地球的生命週期中，氘與氫的比可能會增加，因為較輕的同位素在大氣逃逸（進入太空）的過程中甚有可能會喪失。但目前科學界對於隨時間演進而降低地球D/H比的過程尚不知。 [38]今日金星具有如此高D/H比的一種解釋是由於其中較輕同位素喪失的緣故，金星的水在失控溫室效應期間被蒸發，隨後其上大部分的氫也散逸進入太空。.[39]最初輸送到地球水中的D/H比較現在的為低，地球上水的D/H比隨著時間演進而顯著增加。這與地球早期演化過程中即已存有很大部分水的情景呈現一致的情況。[22]
小行星
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参见：碳質球粒隕石
由歐洲太空總署所發射的太空船喬托號（Giotto），於1986年掠過哈雷彗星，使用質譜儀分析來自彗星表面冰的昇華中的同位素成分。
由多項地球化學研究所得的結論是小行星很可能是地球上水的主要來源。[40]碳質球粒隕石是太陽系中最古老隕石中的一個子類，其同位素水平與地球海水最相似。[41][42]碳質球粒隕石的CI群和CM群亞類的氫和氮同位素水平與地球海水非常匹配，表示這些隕石中的水可能是地球海洋的來源。[43]在地球上發現的兩塊45億年前的隕石含有液態水以及多種貧氘有機化合物，進一步支持這一論點。[44]地球目前的氘與氫的比例也與古代的鈣長輝長無粒隕石相匹配，這些隕石起源於外小行星帶的小行星灶神星。[45]CI群、CM群和鈣長輝長無粒隕石被認為具有與來自外主小行星帶的古代冰原行星相同的水含量和同位素比率，這些原行星後來將水輸送到地球。[46]
進一步對小行星粒子的研究為以下理論提供支持 - 即地球水的大部分來自太陽風中粒子攜帶的氫原子，這些氫原子與小行星上的氧氣結合，然後以太空塵埃的形式到達地球。研究利用原子探針斷層掃描技術，在日本太空隼鳥號探測器從小行星25143取回的顆粒中發現單個顆粒表面上有氫氧化物和水分子存在。[47][48]
彗星
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彗星是由塵埃和冰組成的一公里大小的天體，起源於古柏帶（20-50個天文單位之外）和歐特雲（>5,000 個天文單位之外），依循高度橢圓型的軌道而進入內太陽系。科學家對它們進入內太陽系的軌道，及其所具有的冰成分作為遠程和原位測試D/H比的目標。
假設地球上的水僅源自彗星的可能性並不大，由哈雷彗星、百武二號彗星、海爾-博普彗星、2002T7彗星（英语：C/2002 T7 (LINEAR)）和塔特爾彗星上水的D/H比大約是海水的兩倍。[49][50][51][52]根據這種彗星D/H比，電腦模型預測地球上的水不到10%是由彗星所輸送而來。[53]
其他週期較短的彗星（<20年）被稱為木星家族彗星，可能起源於古柏帶，但其軌道路徑受到與木星或海王星引力相互作用的影響。[54]歐洲太空總署發射的太空探測器羅塞塔號對其中一顆楚留莫夫-格拉希門克彗星進行同位素測量，發現其D/H比是地球海水的三倍。[55]另一顆木星家族哈特雷二號彗星的D/H比與地球海水一致，但其氮同位素水平與地球的不匹配。[52][56]