A pergunta é muito interessante, mas não encontro nem tenho resposta. A palavra estômago tem origem «[no] gr[ego] stómakhos, ou, lit[eralmente] "orifício, abertura", daí, "boca, esôfago, o orifício do estômago, estômago", pelo lat[im] stomăchus, i, "estômago, fig[urativamente] ira, cólera, indignação"» (Dicionário Houaiss). No Gaffiot de Poche. Dictionnaire Latin-Français (Paris, Hachette, 2001), a entrada stŏmăchus, i apresenta um ŏ breve, que, de acordo com os processos fonológicos verificados na passagem do latim ao português, daria origem a um o aberto; mas, em palavras graves (paroxítonas), do género masculino, encontram-se oo fechados que remontam a ŏ breve latino.