直到20世纪中叶，人们对小行星和彗星的本质仍然了解得不多。小行星在望远镜下看就像一个光点，天文学家倾向于认为它们是缩小版的行星（虽然有些小行星的轨道比较扁长和倾斜）。已知的绝大多数小行星都来自火星和木星之间的主小行星带，但天文学家留意到也有少数小行星离地球比较近，或者在木星外。而彗星则似乎是和小行星迥然不同的另一种天体类型。彗星距离太阳越近，亮度越大，还会形成朦胧的彗发和一条或更多条彗尾，彗尾可以长达数百万千米。彗星的轨道一般呈极为扁长的椭圆形，其轨道平面有可能与行星轨道平面成任意夹角。“木星族彗星”的轨道几乎或完全位于行星系中，而其他彗星则统称为长周期彗星，离行星非常遥远。
关于彗星的最大疑问是，它们为什么可以从太阳系诞生一直存在到现在？因为彗星的质量本身很小，小到无法测量，而且它们每次靠近太阳时还会形成彗发和彗尾，消耗掉身上的大量物质。有时候，彗星也会完全瓦解，只剩下尘埃残骸。当然，如果它们的轨道未曾发生改变的话，彗星里的所有太阳系原始成分应该早就不在或解体了。
也许彗星根本就不是太阳系的原住民，只不过是最近才从星际空间闯入而已，但这又似乎说不通，因为彗星的数量非常多。1931年，爱沙尼亚天文学家恩斯特·奥皮克对此做出了不同的解释。他认为彗星有可能本来就是太阳系的一部分，只不过它们在生命中的大部分时间都潜伏在外太阳系休眠，而我们看不见是因为它们太过黯淡。当内太阳系的彗星经过漫长时间解体后，偶尔就有外太阳系的彗星告别这个偏远之地到达内太阳系弥补空缺。这个说法听起来似乎挺可信，但奥皮克想不出具体该如何检验它。
1950年，荷兰著名天文学家扬·奥尔特（Jan Oort）给出了自己的观点。奥尔特注意到，许多长周期彗星轨道非常扁长，散落在远离太阳几万天文单位的地方。他意识到，尽管彗星与太阳的联系很松散，但它们还是一直被约束在太阳系内，受到太阳的引力作用。这说明彗星本身就是太阳系的成员，而非外来者。他认为，天文学家观察到的大多数长周期彗星应该都是第一次接近太阳的。奥尔特还推测，在距离太阳50000～150000天文单位的地方，必定存在一个由无数休眠彗星组成的巨大的球状星团在绕着太阳公转。他解释说，每隔一段时间，就会有彗星因受到附近恒星或整个银河系的引力而被拉出星团，被拉出的彗星猛烈冲向太阳，并在向太阳运动的过程中产生了彗发和彗尾，变成了一颗明亮的彗星。
奥尔特最开始的研究可以利用的资料非常有限，当时已知的长周期彗星并不多。而随着越来越多彗星被发现，计算机模拟计算出了彗星在几百万年间的轨道，他的观点被证实了。今天，这个遥远的彗星团叫作“奥尔特云”。虽然利用目前最先进的望远镜尚无法观察到奥尔特云，但天文学家已经承认了它的存在，并认为它位于太阳系的边界。
几乎就在奥尔特撰写有关彗星轨道的论文的同时，美国天文学家弗雷德·惠普尔（Fred Whipple）提出了一个富有说服力的观点来解释彗星的物理性质。天文学家在检测了彗星的光谱后，推断出彗星的彗尾和彗发中含有碳、氢、氧和氮原子组成的各种化合物，它们看起来像是一些常见分子，比如水、甲烷、氨和二氧化碳分子的碎片，这些分子在处于极低温状态时都会形成冰。惠普尔后来写道：
到20世纪40年代末，我越发确定彗星上面必定储存着大量的这些母分子，它们可以使得彗星绕太阳运行几百次，甚至可能几千次。此外，有一部分彗星的个头很大，而且足够坚硬，所以就算擦过太阳也不会完全解体。答案很明显：彗星的彗核中一定蕴藏着大量的冰，这些冰里还夹杂着尘埃或陨石块——换句话说，彗星就是一个巨大的脏雪球。(www.xing528.com)
当彗星逐渐接近太阳时，由于受热升温，彗核的冰开始蒸发，产生多股气流向外喷射而出，气流中夹杂着一些岩质的细尘粒（图14-1）。这种观点很好地解释了为什么许多彗星后面都拖着两条不同的彗尾，即尘埃彗尾和气体彗尾。在1950年发表后，惠普尔的观点迅速流行了起来。
接下来还有一个问题，就是彗星的发源地在哪里。显然，彗星必定是在一个温度极低的环境下形成的，也就是在太阳系的最外缘。但孕育行星的太阳星云似乎不大可能延伸到奥尔特云那么远的地方，就算它真的有这么大，它的物质也会变得非常稀薄，不足以结合成一颗彗星。因此，彗星一定形成于奥尔特云以内的地方。
1951年，荷兰裔美籍天文学家赫拉德·柯伊伯（Gerard Kuiper）提出一个假设，他认为彗星这类冰冻小天体应该形成于海王星轨道之外的太阳星云。他认为，这些天体是后来受到行星的引力摄动才被打散到很远的地方，形成了奥尔特云。如果柯伊伯的观点是正确的话，那么今天海王星轨道以外的区域除了冥王星外应该什么也没有才对，冥王星当时还被看作是一颗大行星。但其他研究者却不这么认为。其中一个人就是爱尔兰工程师、经济学家兼天文学家肯尼思·埃奇沃思（Kenneth Edgeworth），他在20世纪40年代提出了一个太阳系起源假说。在他看来，任何可信的形成假说所描述的太阳系，都应该是随着与太阳的距离越来越远，物质也越来越少的，只在海王星轨道外剩下一个区域，这个区域“实际上是一个巨大的潜在彗星储藏库”。
图14-1 “怀尔德2号”彗星合成图片。该图片由美国“星尘号”航天器在2004年1月拍摄到的两张时间相隔10秒、曝光时间不同的图片合成。曝光时间短的图片呈现出了彗核表面的细节，曝光时间长的图片呈现出了从彗星活跃表面喷射出来的气体和尘埃喷流（图片来源：NASA/JPL-Caltech）
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