德克萨斯州伍德兰兹—水星是一个极端的世界。这颗离太阳最近的行星，白天赤道附近的温度可以飙升至 400 摄氏度，足以熔化铅。当白天转为黑夜时，行星表面温度会骤降至零下 150 摄氏度以下。
但是水星上有些地方稍微稳定一些。在这颗小型行星的极地陨石坑内，有些区域永远见不到阳光，因为它们被陨石坑边缘遮蔽。那里的温度在整个水星日以及水星年中都保持寒冷。现在，美国宇航局“信使号”探测器在年度月球和行星科学会议上公布的新数据证实了一个长期以来的假设，即尽管水星靠近太阳，但它在那些阴影陨石坑中藏匿着少量水冰。
早在二十年前，行星科学家就开始使用地球上一些最大的射电望远镜对水星进行一系列雷达观测，他们有充分的理由怀疑极地陨石坑在地表或地表下蕴藏着冰沉积物。极地的雷达图像显示出异常明亮的特征——这些区域反射无线电波的能力比周围地形好得多，就像冰一样。许多雷达明亮特征的位置与水手 10 号探测器在 1970 年代绘制的大型撞击陨石坑的位置相对应。但是，水手 10 号探测器观测到的水星还不到一半，研究人员长期以来一直缺乏全面的极地地图集来与雷达图像进行比较。
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在“信使号”于 2011 年抵达水星之后，这一切都发生了变化。“信使号”（MESSENGER 是 Mercury Surface, Space Environment, Geochemistry and Ranging 的缩写，略显牵强）号探测器已在最内侧行星轨道上运行了一年多，并以前所未有的细节绘制了水星表面地图。正如约翰·霍普金斯大学应用物理实验室的南希·沙博在一次会议演讲中展示的那样，“信使号”绘制的地图与极地的雷达图像非常吻合。
沙博说：“雷达明亮特征与陨石坑中阴影位置之间存在极好的相关性。”“所有雷达明亮的区域都位于水星表面阴影区域的几个像素范围内。” 换句话说，推测的冰沉积物位于水星上为数不多的永久寒冷地区——冰可能在很长一段时间内保持稳定的地方。她指出，现有证据与水星上存在水冰的假设仍然一致。
推测的冰基本上在最寒冷的北部陨石坑中无处不在，这些陨石坑是北极 10 度以内的大型撞击盆地。“在这个区域，几乎每个大于 10 公里的陨石坑都存在雷达明亮的沉积物，我认为这真的很引人注目，”沙博说。
但是，看似冰冷的陨石坑覆盖的北半球面积比预期的要大。“存在雷达明亮特征的陨石坑延伸到北纬 67 度，”沙博说。“这些较低的纬度是热环境具有挑战性的区域。” 雷达热点也排列在小于 10 公里宽的陨石坑中，在这些陨石坑中，来自盆地阳光照射边缘的热量将导致陨石坑底部出现对冰不利的温度。在较低纬度或较小陨石坑中，任何冰沉积物都可能需要一层薄的绝缘层，也许是一层细粒表面物质或风化层，以防止其升华消失。
事实上，“信使号”的高度计已经向水星发射了超过 1000 万次激光脉冲，以绘制行星地形的详细地图，这似乎证实了一些绝缘材料覆盖了陨石坑内的任何冰层。雷达可以穿透薄薄的风化层，从下方的冰层反弹，而激光脉冲对表面的反射率很敏感。美国宇航局戈达德太空飞行中心的格雷戈里·诺伊曼在一次会议演讲中解释说，冰在水星激光高度计的 1.06 微米激光波长下具有很高的反射率，因此裸露的冰比周围环境更容易返回激光脉冲。“令人惊讶的是，我们一段时间以来一直在报告，不，我们没有看到这种情况，”诺伊曼说。“事实上，我们看到的情况恰恰相反。”
在永久阴影的陨石坑中，雷达观测已指向冰的存在，高度计记录了激光反射率降低的黑暗区域。“在这些区域，我们从未看到如果表面暴露在冰冻条件下会看到的回波能量大幅增加，”诺伊曼说。一种可能性是，被广泛认为是冰的雷达明亮沉积物可能被一种黑色物质覆盖，例如碳氢化合物，这种物质可以承受稍微更高的温度。
加州大学洛杉矶分校的大卫·佩奇支持了这一假设。他和他的同事计算了雷达明亮特征易于形成的位置的表面和亚表面温度，并推断出被有机化合物变暗的风化层覆盖的冰袋的可能成分。阴影陨石坑中的峰值温度通常对于裸露的水冰来说可能太高，但这与深色有机分子稳定的条件非常吻合。但是，在雷达明亮陨石坑的地表以下，温度往往更低，徘徊在零下 170 摄氏度附近。佩奇说，这正是水冰有望保持稳定的温度。他补充说，“信使号”对地球雷达很久以前发现的特征进行了新的观察，这“现在相当确凿地证明它们主要由热稳定水冰组成。”