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Les comètes seraient des corps primitifs, qui ont peu évolué depuis la formation du système solaire, tout comme les petits astéroïdes. La composition chimique d'une comète doit donc refléter fidèlement la composition chimique qu'avait le système solaire éloigné peu après sa formation. Précisons cependant que cela ne vaut que pour l'intérieur de la comète, sa surface ayant évolué suite à l'action du rayonnement solaire. L'échauffement lié à la lumière solaire, ainsi que l'action du vent solaire, ont fatalement transformé la composition de la surface. Les composés les plus volatils se sont évaporés et l'altération spatiale a fait son œuvre sur les matériaux restant. La conséquence est que les comètes sont recouvertes par une ''couche d'irradiation'' de quelques mètres, radicalement différente de l'intérieur. La surface des comètes est très sombre, du moins quand elles sont éloignées du Soleil, alors que leur intérieur est plus clair.
 
La composition chimiquemoléculaire moyenne d'une comète est indiquée dans le tableau ci-dessous. Les chiffres données proviennent de l'étude de Boice et Huebner, datée de 1999. Si des études plus récentes sont disponible, les résultats restent encore valables, dans les grandes lignes. On voit que les comètes sont majoritairement composées d'eau sous forme de glace, puis de composées carbonés : monoxyde de carbone, dioxyde de carbone et dérivées du méthane.
 
{|class="wikitable"
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! Autres
| 3%
|}
 
La composition atomique est quant à elle donnée dans le tableau suivant. On voit que l'hydrogène et l'oxygène sont de loin majoritaires, marginalement suivis par le carbone et l'azote.
 
{|class="wikitable"
|-
! rowspan="2" | Molécule
! colspan="2" | Concentration
|-
! Glace
! Poussière
|-
! Hydrogène
| 59.29%
| 48.1%
|-
! Oxygène
| 33.47%
| 21.14%
|-
! Carbone
| 5.7%
| 19.34%
|-
! Azote
| 1.54%
| 1.00
|-
! Silicium
|
| 4.39%
|-
! Autres
|
| 6.03%
|}