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在太阳系的众行星中，水星是离太阳最近的。白天，水星的表面温度可以达到绝对温标700K（427℃）以上。因为水星的自转方向与公转方向相同，在水星上真有一种“度日如年”的感觉，一昼夜长达176天。因为相对太阳的这种缓慢的转动，太阳在天空中几乎是不动的，因此水星的表面长时间的受太阳光炙烤。所以说，在太阳系的行星中，水星上存在冰的可能性该是最小的。
尽管如此，地球上的雷达成像系统显示，水星的南北两极附近对雷达波有着很高的反射率。这种现象可能预示着这些地方有水冰存在。雷达图像还显示，在这些地方还有几十个环形山区域，可能是彗星撞击后留下的痕迹。这些地方阳光可能永远都照射不到，并且温度足够低，这为水冰长期存在提供了可能。同时，关于对月球上是否有水存在的探测与讨论，更激发了科学家对水星上是否有水存在的兴趣。
如何观测水星上有
水冰的证据？
在地球上对水星进行观测主要依赖位于波多黎各的阿雷西博大型射电望远镜、茶色玻璃天线以及射电望远镜巨阵。茶色玻璃天线/射电望远镜巨阵利用美国航宇局太空跟踪网70米的茶色玻璃抛物线型卫星天线，发射频率为 8.51 GHz、功率为460 kW的垂直圆极化雷达波信号进行探测。反射回来的雷达波由美国国家射电天文台的26个射电望远镜巨阵的天线进行接收。对反射信号进行校准、处理后发现，水星北极区域对雷达波的反射率比较高，雷达图像比较明亮。
阿雷西博射电望远镜能够发射S波段（频率为2.4 GHz ）、功率为240 kW 的垂直圆极化雷达波。通过对反射回地面的雷达回波进行接收、处理、过滤后，就可以绘制一幅水星表面的雷达波反射率地图，这张地图的精确度可以达到15千米。在水星的两极区域，大约有20个不规则的雷达波反射区域，这些区域反射的雷达波也有明显的去极化特征。
为什么雷达图像明亮的区域
可能有水冰存在？
水冰对雷达波有着很高的反射率，并且反射回来的雷达波有着明显的去极化特征。而水星表面硅酸盐成分的岩石则不然。虽然没有太阳系内其他的一些冰质卫星比如木卫二、木卫三、木卫四等对雷达波的反射率高，但是较之于普通的岩石来说，水星的两极区域还是值得科学家们瞩目的。阿雷西博射电望远镜的探测结果表明，水星两极的雷达波高反射区域主要集中在极地的环形山区域。在水星的南极地区，最大的一块雷达波高反射区域的位置与最大的一个名叫Chao Meng-Fu的环形山的位置惊人地接近，其他的一些小的区域则对应着一些已经勘定的小型环形山。而在水星北极的大部分地区，包含着一些雷达波亮点的区域没有被成像，因此不能和北极地区的一些已知的环形山对应起来。可是，大致上来说，雷达回波图像中的明亮区域还是和水星两极地区的已知的环形山相关联的。
水星两极附近的环形山能够给冰的保存提供永久性或者说几乎是永久性的阴冷环境，雷达回波的显示结果表明，那些雷达图像的明亮区域可能和一些纯净的没有受到污染的水冰有关。然而，相对于纯净的水冰的高反射率的特性，那些坑中对雷达波表现出低反射率的区域可能意味着冰被尘土或者土壤抑或是其他的一些物质给覆盖了。
尽管现在还没有直接的证据表明水星的两极区域内有冰存在，然而雷达图像的大块明亮区域对应的由环形山造成的几乎是永久性的阴影地带，可以看成是水星上存在水冰的有力证据。然而，对雷达波的积吸反射也可以被理解成是由其他的一些物质所造成的结果，比如，一些金属的硫化物、金属的冷凝物、钠盐的沉积物等。当然这和冰的存在没有任何关系。
冰在水星上是怎样
保存下来的？
像上文提到的那样，水星表面的绝大部分区域都会持续暴露在太阳光下几乎90个地球日左右，表面的温度会超过绝对温标700K。再加上水星微弱的地心引力以及几乎不存在的环境大气，在这种环境下，如果没有永久性的寒冷的环境，冰水就会在一瞬间变成水蒸汽逃逸到太空里去了。这也意味着水冰从来都不会在暴露在太阳光下的地方存在。水冰唯一可能存在的地方就只剩下水星的两极区域了。那里的环形山可能会足够深，并且能够提供永久性的阴暗区域。不过那些能够提供永久性阴影的坑是否存在现在尚存疑问。
事实上，直到1974年，科学家们对水星的表面仍一无所知。从望远镜里能看到的只是一个上面有模糊阴影的靠近太阳的小天体。1974～1975年，美国的“水手10号”探测器改变了我们对水星的认识。“水手10号”曾3次近距离地接近水星，最近的一次是从距离水星表面271千米的地方飞过，它向地球发回了差不多半个水星表面的详细图像。科学家关于水星表面的知识大都来自于这些图像，因为人类以后再也没有向水星发射过探测器。
水手10号与水星的3次亲密接触都是在被太阳照射的同一半球上空发生的，因此水星的另一半的面目就鲜为人知了。当然关于极区的其他详细、确凿的资料也很匮乏，即使有，也希望是关于环形山以及阴影的资料。
在极地附近，太阳总是出现在地平线上。理论上的研究认为，典型的环形山的尺度表明，极区的环形山内侧区域的温度不会超过绝对温标102K（--171℃），即使是环形山内比较平坦的表面，温度也不会超过167K（--106℃）。其他的一些研究也表明，水星极区环形山内的冰水保存得非常稳定，这些冰水存在的时间可能超过太阳系形成的年龄。
水星上的冰是从哪里来的？
水星上的冰主要有两个来源：陨星的撞击与行星本身的释气作用。携带大量的水的陨星与水星表面撞击的话，很可能就把水留在了那里。水星内部本身因为地层运动而引发的释气作用也可能把星体内部的水带到表面，这虽然有一定的投机成分，但同样是一个不能忽视的因素。不管是天外来客还是自身的作用，水星两极环形山的永久性阴影区域因为能够提供足够低的温度而使得水冰长时间地保存下来。如果真的是这样的话，在未来的某一天，航天员或许可以在水星极地的天然溜冰场溜冰呢。
在水星其他地方的水，因为高温和低重力的缘故顷刻之间变为水汽，其中的一部分可能会飘散到两极地区，并被那里阴冷的环境所捕获。当然，在漫长的岁月里，高能量的太阳风可能也会把水分子从水星上“刮走”。一部分水就这样逃逸到了外层空间。
怎样才能检验水星上有水？
在地球上直接对水星进行观测实际上非常困难，因为水星毕竟离太阳太近了。观测水星两极的有效途径除了通过雷达波之外，就是发射携带成像装置以及光谱分析设备的太空探测器了。
水星距离太阳的平均距离只有5790万千米，因此太阳引力对它的作用也就格外强，水星围绕太阳运行的平均速度达到48千米/秒。因此向这一颗“飞奔”的行星发射探测器并不是一件容易的事情。当年水手10号虽然3次近距离飞越水星，但拍摄的照片都是被阳光照射的同一半球。两极地区环形山内部的阴影区域因为太黑暗，也没有拍下效果很好的照片，里面究竟有没有水冰存在，同样也就不得而知了。
随着信使号水星探测器的发射，人们期待进一步揭开水星的秘密。