La matière organique est abondante dans les grains cométaires non altérés. On y trouve des composés aromatiques (contenant des anneaux benzéniques) ou non aromatiques, comme des chaînes hydrocarbonées. Et surtout, un acide aminé, la glycine, a été découvert dans la poussière cométaire, ce qui ouvre de nouvelles perspectives à l’exobiologie : cette découverte, confirmée en 2015 par la sonde Rosetta dans la comète 67P/Churyumov-Gerasimenko, suggère en effet que les comètes auraient pu apporter sur Terre des molécules organiques déjà complexes.
Certains grains de la comète 81P/Wild 2 sont très semblables à des grains collectés dans l’atmosphère terrestre par des avions volant à très haute altitude. Il s’agit sans doute de grains d’origine interstellaire ; mais comment ont-ils été incorporés dans les noyaux cométaires ?
En janvier 2005, la NASA lance une autre sonde originale, destinée à survoler le noyau de la comète 9P/Tempel 1 et de percuter sa surface, de façon à pouvoir observer la nature des matériaux éjectés au moment de l’impact. C’est la sonde Deep Impact, qui emporte un impacteur de 372 kilogrammes nommé Smart. Largué le 3 juillet 2005, Smart s’écrase sur la comète un jour plus tard, alors que la sonde observe l’impact à 500 km de distance. L’impact provoque une très importante éjection de poussière : le noyau est probablement recouvert de grains très fins. Il est cependant difficile d’en déduire sans ambiguïté les propriétés de cette surface : de nouvelles explorations seront nécessaires pour comprendre vraiment la nature du noyau des comètes.