L'hydrogène peut se combiner pour former de nombreuses molécules. C'est ainsi combiné en molécules (parfois fort complexes) qu'il apparait sur Terre, et sur toutes les autres planètes telluriques (Mercure, Venus, Mars, la Terre), ainsi que sur les satellites des planètes.
L'hydrogène (sous forme atomique ou de molécule H2) est le constituant essentiel des planètes géantes (Jupiter, Saturne, Uranus, Neptune)
Si, on arrache l'unique électron de l'atome d'hydrogène, il ne reste qu'un proton, que 'on appelle parfois l'ion H+, car c'est un ion d'hydrogène avec une charge électrique positive (celle du proton).
Le Soleil, ainsi que la plupart des étoiles que nous voyons briller dans le ciel, est essentiellement constitué d'hydrogène, sous forme d'ions H+. Le vent solaire est principalement constité de protons (H+) et d'électrons. On rencontre des ions H+ dans l'ionosphère de la Terre, surtout en haute altitude (à partir de 1000 km).
Si on retire un électron à un atome d'hélium, on obtient un ion He+, constitué d'un noyau de deux protons et deux neutrons, entouré d'un seul électron. On rencontre des ions He+ au sommet de l'ionosphère de la Terre. Ce sont des noyaux d'hélium neutres (He) qui ont été détruits, en haute altitude (quelques centaines de kilomètres) par du rayonnement ultraviolet provenant du Soleil.
Si on retire deux électrons à un atome d'hélium, il ne reste qu'un noyau formé de deux protons et deux électrons. C'est un ion He++ (aussi appellé particule alpha). On trouve des ions He++ dans le vent solaire (moins de 1%). Les rayonnements ultraviolets recus par la Terre depuis le Soleil ne permettent pas de produire des ions He++. Donc, quand on rencontre des ions He++ dans l'environnement spatial de la Terre (magnétosphère), on sait que c'est de la matière en provenance du Soleil, et pas de la Terre.
C'est un constituant relativement important des étoiles, surtout des étoiles vielles.
En dehors des étoiles, l'atome de carbone ne se rencontre pratiquement jamais isolé, il est toujours combiné à d'autres éléments pour former une molécule.
Les molécules contenant des atomes de carbonne sont extrèmement répandues sur Terre. Toutes les molécules organiques (les molécules intervenant dans la chimie de la vie) contiennent du carbone (en fait, essentiellement du carbone, de l'hydrogène et de l'oxygène).
Comme le carbone se combine pour former des molécules, et que ces molécules sont en général lourdes (plus lourdes que l'hydrogène, l'hélium, l'oxygène...), le carbone a tendance à rester "en bas" des astres. On rencontre donc assez peu de carbone dans la haute atmosphère des astres, même dans le cas de Vénus ou Mars, où le gaz carbonique est pourtant très abondant. Le rôle du carbone dans l'ionosphère est quasiment négligeable, il est nul dans les magnétosphères.
La molécule d'oxygène O2, constituée de deux atomes d'oxygène, est un constituant important de l'air (21%), c'est cette molécule que nous utilisons dans la respiration. On trouve de l'oxygène en abondance dans l'atmosphère terrestre, y compris aux hautes altitudes. L'oxygène se combine aux autres élements pour former de nombreuses molécules dans l'atmosphère terrestre. L'ozone, par exemple, est constituée de trois atomes d'hydrogène. Dans l'ionosphère de la Terre, l'oxygène se rencontre principalement sous la forme de molécule )2, d'atome O, ou d'ion O+. Il serait théoriquement possible de former des ions d'oxygène O++, O+++ (jusqu'à huit). Mais il faut beaucoup d'énergie pour créer de tels ions, et ni les conditions de température (pourtant élevée) ni les rayonnements solaires reçus dans l'ionosphère ne permettent de créer de tels ions. Dans la haute atmosphère et dans l'ionosphère, l'oxygène se combine également avec des atomes d'azote, et forme des monoydes ou dioxydes d'azote NO et NO2, qui peuvent apparaitre dans l'ionosphère sous forme d'ions NO+, NO2+.
L'ion oxygène O+ est un des constituants chimiques rencontrés dans la magnétosphère. Il provient généralement de l'atmosphère terrestre dont il s'est échappé. On l'observe en proportions extrèment variables, suivant le lieu et le moment.
L'oxygène se rencontre au voisinage des comètes, lors de dégazage de l'eau quand les comètes s'approchent du Soleil.
Le gaz carbonique est minoritaire dans l'atmosphère Terrestre, bien qu'il y joue un rôle important (effet de serre, respiration des plantes, nombreuses réactions de chimie atmosphérique...).
C'est le constituant atmosphérique essentiel des planètes Mars et Vénus. Sur Mars, il fait parfois assez froid pour que le gaz carbonique condense, entrainant des précipitations de neige carbonique (tout comme on observe des chutes de neiges sur Terre en hiver).