离太阳最近的水星上，冰如何还能保存下来？
水星是离太阳最近的行星，但并非所有地方一直都很热。受到阳光照射的白昼，表面温度可升至约430°C；漫长的夜晚，温度又会降至约-180°C；而在阳光照不到的极地陨石坑里，甚至还保存着水冰。水星没有能搬运热量的浓厚大气，一天又极其漫长，自转轴也几乎不倾斜，因此这些巨大差异能够同时出现在同一颗行星上。
这些温度并不是说整个水星会同时变成430°C和-180°C。它们是不同地点、不同时间出现的代表性极端值。要理解水星，除了看它离太阳有多近，还要看阳光照到哪里，以及会持续照射多久。
- 88个地球日 水星绕太阳一周，也就是水星的一年
- 约59个地球日 以恒星为参照自转一周所需的时间
- 176个地球日 同一地点从一次正午到下一次正午的时间
- 约430°C和-180°C 白昼与夜晚的代表性表面温度极值
即使离得最近，水星也不是最热的行星
水星的白昼极其炎热，但太阳系中最热的行星是金星。金星浓厚的大气让热量很难逃到太空。水星则没有厚厚的空气层把白昼的热量留住并带到夜面，所以太阳落下后，表面会迅速变冷。
因此，只说离太阳越近、接收到的阳光越多，还不足以判断一颗行星的温度。大气和地表能储存多少能量，又能把这些能量搬运多远，同样重要。水星巨大的昼夜温差，正是第二种作用几乎不存在时产生的结果。
在水星上，一天比一年还长
水星的一年约为88个地球日。以恒星为参照，水星绕自身转一周、重新朝向同一方向约需59天。在约176天里，水星绕太阳公转两周，同时绕自转轴旋转三周。公转2周与自转3周这样彼此配合的关系，叫作3:2共振。
水星完成一次自转，并不代表从地表看去，太阳已经回到天空中的原来位置。因为水星自转的同时，也在继续绕太阳前进。因此，同一地点从一次正午到下一次正午约需176天。水星沿椭圆形轨道运行时，公转速度还会改变，所以在某些地区，清晨的太阳看起来会短暂升起，接着落下，然后再次升起。
决定水星冷热差异的不只是它与太阳的距离。阳光会照射多久，以及有没有空气搬运热量，也会共同决定温度。
有些陨石坑从来照不到阳光
水星自转轴相对轨道平面垂直方向只倾斜了约2°。因此，在极地一些很深的撞击坑底部，太阳永远不会升到地平线上方。并非整个极地都如此，只有这些永久阴影区域能一直保持极低温，让水冰长期保存。
最初，地面雷达在极地陨石坑里发现了明亮的反射信号，这些信号与冰的特征十分吻合。后来，MESSENGER综合温度、中子和地表亮度数据，进一步支持这些沉积物主要是水冰的解释。冰可能直接露在坑底，也可能埋在地表以下几十厘米处。
水星极地的冰并不是液态海洋或生命的证据。它只是保存在少数不见阳光的陨石坑里的冰，其数量、来源和迁移过程仍在研究之中。
几乎没有空气，地表直接面对太空
水星并非完全真空，但它也没有厚到足以形成天气的大气。太阳风和微小陨石撞击地表时，会打出氧、钠、氢、氦、钾等原子，形成极其稀薄的外逸层。这些原子无法停留很久，会逃入太空，随后再由地表不断补充。
水星还有由行星内部产生的磁场。它在地表测得的强度约为地球磁场的1%，磁场中心则偏在水星中心以北。较弱的磁场与强烈的太阳风相遇时，粒子会落向地表并再次撞出原子，所以水星地表与周围太空一直在相互影响。
虽然离得近，前往水星仍要花很长时间
水星比地球更靠近太阳，但探测器不能径直飞过去再轻易停下。向太阳系内侧飞行的探测器会在太阳引力作用下不断加速，因此要进入水星轨道，就必须大幅降低速度。MESSENGER和BepiColombo之所以多次借助地球、金星和水星的引力，原因就在这里。
- 1974—1975年 Mariner 10三次飞越水星，观测了部分地表和水星自身的磁场。
- 2011—2015年 MESSENGER首次进入水星轨道，研究其地表、成分、磁场和极地冰。
- 2018—2025年 ESA与JAXA的BepiColombo发射后，通过九次行星近距离飞越调整速度。
- 计划于2026—2027年 2026年11月21日开始进入轨道，并于2027年4月开始常规科学观测。
截至本文调查所依据的2026年8月，BepiColombo的两颗轨道器计划从不同角度测量水星的地表与内部、磁场与太阳风。下次看到水星照片时，不妨同时看看明亮的白昼平原和漆黑的极地陨石坑底。看似相反的炽热与寒冰，其实都是同一颗行星留下的记录，说明阳光照射的地点和持续时间各不相同。