H3 a été détecté dans deux types d'environnements : les nuages interstellaires et l'atmosphère des planètes géantes gazeuses de type Jupiter. Dans ces dernières, le trihydrogène a été détecté dans l'ionosphère, là où la densité d'hydrogène moléculaire est significative et où cet hydrogène reçoit les radiations solaires en quantités suffisantes pour produire de grandes quantités d'ions H3 excités qui retombent à leur état fondamental en produisant les raies d'émission caractéristiques qui permettent de les détecter.
Atmosphères planétaires
La première détection de trihydrogène a été rapportée en 1989 par Drossart et al. dans l'atmosphère de Jupiter, qui observèrent en tout vingt-trois lignes d'émissions de H3. À partir de ces lignes, ils purent estimer la température de l'environnement de ces cations à environ 1 100 K, comparable aux estimations produites à partir d'autres espèces telles que H2.
Le cation H3 a été identifié sur Saturne en 1993 par Geballe et al. et la même année sur Uranus par Trafton et al..
Nuages interstellaires moléculaires
H3 n'a été détecté dans le milieu interstellaire qu'en 1996 par Geballe et Oka dans la direction de deux nuages moléculaires, GL2136 et W33A, avec une température de l'ordre de 35 K et une concentration d'ions d'environ 10 cm en section. Depuis, les observations se sont multipliées dans les nuages moléculaires denses.
Nuages interstellaires diffus
De façon plus inattendue, trois lignes de l'ion H3 ont été détectées en 1998 par McCall et al. dans la direction de Cygnus OB2 No. 12 ; c'était inattendu car la densité de ce milieu était jugée trop faible pour permettre la formation de quantités décelables d'ions H3. Pourtant, si la température calculée était de seulement 27 K, la concentration d'ions H3 s'avérait du même ordre de grandeur que celle mesurée deux ans plus tôt par Geballe et Oka sur la ligne de visée des nuages denses GL2136 et W33A.
Par la suite, H3 a été détecté dans de nombreuses formations diffuses.
