太阳系里的彗星，大部分在远离太阳的极其寒冷的地方出没。彗星上保存着太阳系形成早期的最原始的物质，展开的“星尘”号探测器
可是，彗星究竟是由什么物质组成的，我们对此只有猜测而不能定论。
由于有着与众不同的奇特外形，彗星自古以来吸引着天文学家和公众的注意。从古人对彗星的极度恐惧，到300多年前天文学家正确认识彗星的本质，直至2005年人类用空间探测器首次对彗星主动实施撞击，经历了几千年的漫长时光，其间许多科学家，甚至天文爱好者和普通人为之付出了辛勤的劳动，体现了人类智慧的力量和坚持不懈追求真理的科学精神。
古人因缺乏科学常识，对于彗星为什么会偶尔出现，形状又如此奇特且变化无常，可谓是一无所知，于是，常把彗星看成是神秘可怕的天象和不祥之物，甚至认为彗星乃天神派来之使者，是灾难来临之先兆，并因此而恐慌不已。
在西方，著名学者亚里士多德曾认为，彗星不是天体，而只是一种大气现象。这种观念曾在欧洲长期流行。也许正是受这种错误观点的影响，长时间内欧洲人对彗星的位置和运动状况没有留下任何有价值的记载。1577年出现了一颗大彗星，丹麦天文学家第谷首次试图通过实测的方法来确定它与地球之间的距离，这可算是对彗星进行科学探索的尝试。由于观测条件的限制，第谷没能测出彗星的距离，但他已正确判断出彗星在空间运动，并断言它离地球的距离至少比月球远6倍，而且它应该是一种天体，而不可能是大气现象，更不是什么怪物。嗣后，德国天文学家开普勒经过长期的观测和研究，同样认定彗星不是大气现象。当时一些天文学家推测，彗星的运动轨道有可能是封闭的，因而同一颗彗星可能多次运动到地球附近而为人们所看到。从此，欧洲人开始注意测定彗星的精确位置。
1680年有一颗彗星出现，当时万有引力定律已经问世。牛顿根据观测资料，正确算出了彗星绕太阳运动的轨道。1682年又出现了一颗彗星，英国天文学家哈雷与牛顿合作，对彗星轨道进行了计算。哈雷可算是第一个全力从事彗星轨道计算的天文学家，他根据史书记载的观测资料，计算了1337年到1698年间所观测到的24颗彗星的轨道，并把这些轨道进行仔细的比较。哈雷发现，1682年出现的彗星的轨道与1531年和1607年彗星的轨道非常相似，于是他大胆推断，这三次彗星的出现是同一颗彗星的三次回归，回归周期为75~76年，由此他预言，该彗星将在1758年底或1759年初再度出现。哈雷未能亲眼验证他的预言就与世长辞了。1758年圣诞之夜，这颗彗星果然如期而至，使哈雷的科学预言得到了证实。为了纪念哈雷，这颗彗星被命名为哈雷彗星。哈雷彗星周期性回归的确认，充分说明了彗星是太阳系内天体，它们绕太阳公转，可以根据万有引力定律预报它们回归的日期、亮度和位置。当1835年哈雷彗星再次出现时，人们已是怀着好奇心，而不是恐惧心理争相观看这颗大彗星了。
哈雷彗星最近一次回归是在1986年，遗憾的是，彗星在远离地球的地方度过了它最光辉的时刻，而当4月10日到达近地点时却已经很暗了，令业余爱好者们大失所望。不过专业观测并没有因此而有所懈怠，天文学家动用了各种地面观测设备，并且首次发射专用的乔托号探测器对彗星进行了近距离观测，取得不少重要的研究成果。哈雷彗星将在2061年再度回归，到那时人类的科学技术必将大大超过目前的水平，也许届时宇航员和科学家们将搭乘飞船对彗星作实地考察。
彗尾密度极低，只有地面大气密度的十亿亿分之一。彗星的运动情况与行星大不一样，绝大部分彗星的运动轨道都是很扁的椭圆，或者是接近抛物线的双曲线。沿椭圆轨道运行的彗星每经过一段时间会再度来到地球附近而为人们所观测到，这就是周期彗星，其中周期长于200年的称为长周期彗星，周期最长的可达上万年；短于200年的是短周期彗星。沿双曲线轨道运行的彗星只是一些来去匆匆的过客，即使能经过地球附近，人们也只能观测到一次。
关于彗星的起源，比较流行的说法是由荷兰天文学家奥尔特于1950年代提出的原云假说。这种假说认为，距太阳10万天文单位处有一个“彗星仓库”，即彗星云，其中约有1000亿颗彗星。由于受到某种外力（比如太阳系附近一颗恒星的引力）的扰动，彗星云内的部分彗星改变了运行轨道，并经过几百万年时间到达太阳系内部。这些彗星由于受到大行星（特别是木星）的引力扰动成为短周期彗星，当它们来到地球附近时就为人们所看到。另一种看法认为，在海王星轨道外还存在着另一个彗星带，称为柯伊伯带（Kuiper Belt）。目前已经发现了几百个柯伊伯带天体，但这些天体是否就是彗星尚有争议。
彗星是在太阳系的外围部分诞生的。根据开普勒定律，彗星离太阳越远，运动速度越慢，因此周期彗星的绝大部分生涯是在远离太阳的漫漫太空中度过的。由于那里的温度极低，因此，太阳系形成之初的物质的原始状态可以在彗星中长久保存。另一方面，生命起源的外源说认为，形成生命所需的许多复杂有机分子早已存在于星际空间或行星际空间，它们附着在太阳系内的小天体（如小行星、彗星或流星体）上，这些小天体或它们的碎片和微粒经常会闯入地球，从而为地球带来形成原始生命所需要的胚种——有机化合物。
鉴于上述原因，1980年代以来彗星研究便成为空间探测的一个重要方面。1973年5月4日，美国发射了空间站“天空实验室”，站上的宇航员对科胡特克彗星进行了成功的观测。1985~1986年哈雷彗星回归，美国等国家***发射了六个探测器对它进行近距离探测，其中欧洲空间局发射的“乔托”号探测器于1985年7月2日发射，次年3月到达距哈雷彗星彗核500千米位置上，获得了大量珍贵的观测资料。美国宇航局在1998年10月24日发射的“深空1”号探测了博雷利短周期彗星，1999年2月7日升空的“星尘”号飞船于2004年1月到达“怀尔德2”号彗星，用于收集彗星的尘埃，并发回了72张高清晰度照片。令人遗憾的是，2002年7月3日发射的彗核旅行探测器升空不久即失去了联系，价值6000万美元的设备就此一去不归。欧洲空间局于2004年3月2日发射的“罗塞塔”探测器将于2014年到达67P/C-G彗星附近，成为该彗星的人造卫星，对其作近距离考察，并将在同年11月释放“菲莱”登陆舱登陆彗星表面，用钻头深入彗核内部，以采集不同深度的物质样品。
由于周期彗星多次回归太阳后，彗星表面只剩下不易挥发的物质，所以，目前的彗核表面物质不能完全代表太阳系的原初物质，只有内部深处的物质才可能保留了太阳系形成之初的原始形态和原初组成，因此，必须深入到彗核的内部，这就是对彗星实施深度撞击的科学理由。
此次被美国宇航局作为撞击目标的“坦普尔1”号彗星是在1867年4月3日由法国天文学家坦普尔首先发现的。该彗星的运动周期为5?74年，彗核外形不规则，尺度为11千米×5千米。该彗核有自转，周期约为42小时。选择“坦普尔1”号作为深度撞击对象的主要原因是：(1)对这颗彗星已经有100多年的观测历史，运动状况比较熟悉；(2)该彗星正处于中年时期，彗核深处蕴含的物质具有代表性；(3)该彗星可以飞到离地球比较近的地方，撞击后适宜从地球上进行观测；(4)所处的位置相对合适，撞击器能在较短时间内击中目标，而探测器可在一段时间内对撞击地点进行跟踪观测。
这项计划的实施前后经历了10多年时间。用人造飞行器撞击彗星的思想最早出现于1978年，到1996年两位美国科学家正式向宇航局提出了撞击方案。这一近乎异想天开的提议最初很快被美国宇航局评审委员会的专家们所拒绝。后来方案几经调整，加上项目科学家们的积极游说，宇航局终于在2000年5月批准了该方案。该项计划***耗资3亿多美元，发射的探测器重650千克，撞击器重372千克，主要由铜和铝组成。
2005年1月12日深度撞击探测器于美国佛罗里达州肯尼迪航天中心发射升空。7月3日北京时间13时52分，探测器在成功地进行了四次轨道调整后，与撞击器成功分离，此时探测器距彗星86?4万千米。7月4日13时50分，撞击器在经过三次自动轨道调整后，成功击中“坦普尔1”号彗星。
从地球出发到撞击“坦普尔1”号彗星，探测器飞行了约4?31亿千米，历时173天，撞击发生时探测器距离地球约1?32亿千米。这次撞击从准确程度上来说非常成功。据报道，与计划相比，撞击的发生时间提前了2分钟，而位置上的误差仅为1米。尽管有人对撞击位置的精度表示怀疑，但飞行器能在经过4亿多千米的长途跋涉后命中10千米左右大小的目标实属不易。撞击过程历时约3?7秒，撞击发生时撞击器与彗星的相对运动速度约为10?2千米/秒，倾角为25度，撞击威力相当于4?5吨TNT炸药，撞击发生后彗星约增亮5～8倍（约2个星等）。撞击坑的大小估计比足球场还大，深达数十米。释放出撞击器之后，探测器在约500千米远处飞越彗核，同时拍摄了撞击前后数千幅彗核照片。
美国宇航局的一个科学家小组在分析了夏威夷10米口径凯克望远镜所获得的观测资料后认为，“坦普尔1”号彗星的诞生地很可能在天王星与海王星轨道之间。此外，“坦普尔1”号彗星的化学成分类似于奥尔特云彗星，说明一些柯伊伯带彗星和奥尔特云彗星有可能是在同样的地方形成的。
对观测资料的初步分析表明，在撞出物质中尘粒较多，水冰较少，而且物质的颗粒很细，不像沙粒，更像滑石粉，这似乎对原有的理论提出了挑战，说明彗核不像原先认为的是个“大冰坨”。彗核表层物质如此细小，说明它在漫长的太空旅程中没有受到太大的外界扰动。撞出物质中，除了硅酸盐等彗星中常见的化合物外，还出乎意外地探测到了诸如泥土、碳酸盐之类的成分，而通常认为这类成分必须在存在液态水的条件下才能生成。撞出物质中甚至还有含铁的成分和芳香族碳氢化合物。对这些观测结果人们还没有给出令人满意的解释。
因撞击造成的喷发物以大约5千米/秒的速度向外扩散，产生的尘埃量约为平时的1?6倍。在一天时间内尘埃的平均温度从撞击前的280开升高到了330开，说明撞击赋予的能量并没有全部为彗核所吸收，而是有很大一部分通过辐射或扩散过程带入了行星际空间。
撞击后的测量表明，撞击后彗星表面水分释放率不到250千克/秒，与撞击前相近，低于撞击前数周内彗星若干次自然喷发时的水分释放率。气体（如氢等）产生率同样很低，以致探测仪器只能测出其上限。但是，撞击后彗核周围乙烷的含量明显比撞击前高，说明彗星表面与内层的物质组成确实有所不同。