德克薩斯州伍德蘭茲—水星是一個極端的世界。這顆離太陽最近的行星，白天赤道附近的溫度可以飆升至 400 攝氏度，足以熔化鉛。當白天轉為黑夜時，行星表面溫度會驟降至零下 150 攝氏度以下。
但是水星上有些地方稍微穩定一些。在這顆小型行星的極地隕石坑內，有些區域永遠見不到陽光，因為它們被隕石坑邊緣遮蔽。那裡的溫度在整個水星日以及水星年中都保持寒冷。現在，美國宇航局“信使號”探測器在年度月球和行星科學會議上公佈的新資料證實了一個長期以來的假設，即儘管水星靠近太陽，但它在那些陰影隕石坑中藏匿著少量水冰。
早在二十年前，行星科學家就開始使用地球上一些最大的射電望遠鏡對水星進行一系列雷達觀測，他們有充分的理由懷疑極地隕石坑在地表或地表下蘊藏著冰沉積物。極地的雷達影像顯示出異常明亮的特徵——這些區域反射無線電波的能力比周圍地形好得多，就像冰一樣。許多雷達明亮特徵的位置與水手 10 號探測器在 1970 年代繪製的大型撞擊隕石坑的位置相對應。但是，水手 10 號探測器觀測到的水星還不到一半，研究人員長期以來一直缺乏全面的極地地圖集來與雷達影像進行比較。
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在“信使號”於 2011 年抵達水星之後，這一切都發生了變化。“信使號”（MESSENGER 是 Mercury Surface, Space Environment, Geochemistry and Ranging 的縮寫，略顯牽強）號探測器已在最內側行星軌道上運行了一年多，並以前所未有的細節繪製了水星表面地圖。正如約翰·霍普金斯大學應用物理實驗室的南希·沙博在一次會議演講中展示的那樣，“信使號”繪製的地圖與極地的雷達影像非常吻合。
沙博說：“雷達明亮特徵與隕石坑中陰影位置之間存在極好的相關性。”“所有雷達明亮的區域都位於水星表面陰影區域的幾個畫素範圍內。” 換句話說，推測的冰沉積物位於水星上為數不多的永久寒冷地區——冰可能在很長一段時間內保持穩定的地方。她指出，現有證據與水星上存在水冰的假設仍然一致。
推測的冰基本上在最寒冷的北部隕石坑中無處不在，這些隕石坑是北極 10 度以內的大型撞擊盆地。“在這個區域，幾乎每個大於 10 公里的隕石坑都存在雷達明亮的沉積物，我認為這真的很引人注目，”沙博說。
但是，看似冰冷的隕石坑覆蓋的北半球面積比預期的要大。“存在雷達明亮特徵的隕石坑延伸到北緯 67 度，”沙博說。“這些較低的緯度是熱環境具有挑戰性的區域。” 雷達熱點也排列在小於 10 公里寬的隕石坑中，在這些隕石坑中，來自盆地陽光照射邊緣的熱量將導致隕石坑底部出現對冰不利的溫度。在較低緯度或較小隕石坑中，任何冰沉積物都可能需要一層薄的絕緣層，也許是一層細粒表面物質或風化層，以防止其昇華消失。
事實上，“信使號”的高度計已經向水星發射了超過 1000 萬次雷射脈衝，以繪製行星地形的詳細地圖，這似乎證實了一些絕緣材料覆蓋了隕石坑內的任何冰層。雷達可以穿透薄薄的風化層，從下方的冰層反彈，而雷射脈衝對錶面的反射率很敏感。美國宇航局戈達德太空飛行中心的格雷戈裡·諾伊曼在一次會議演講中解釋說，冰在水星雷射高度計的 1.06 微米雷射波長下具有很高的反射率，因此裸露的冰比周圍環境更容易返回雷射脈衝。“令人驚訝的是，我們一段時間以來一直在報告，不，我們沒有看到這種情況，”諾伊曼說。“事實上，我們看到的情況恰恰相反。”
在永久陰影的隕石坑中，雷達觀測已指向冰的存在，高度計記錄了雷射反射率降低的黑暗區域。“在這些區域，我們從未看到如果表面暴露在冰凍條件下會看到的回波能量大幅增加，”諾伊曼說。一種可能性是，被廣泛認為是冰的雷達明亮沉積物可能被一種黑色物質覆蓋，例如碳氫化合物，這種物質可以承受稍微更高的溫度。
加州大學洛杉磯分校的大衛·佩奇支援了這一假設。他和他的同事計算了雷達明亮特徵易於形成的位置的表面和亞表面溫度，並推斷出被有機化合物變暗的風化層覆蓋的冰袋的可能成分。陰影隕石坑中的峰值溫度通常對於裸露的水冰來說可能太高，但這與深色有機分子穩定的條件非常吻合。但是，在雷達明亮隕石坑的地表以下，溫度往往更低，徘徊在零下 170 攝氏度附近。佩奇說，這正是水冰有望保持穩定的溫度。他補充說，“信使號”對地球雷達很久以前發現的特徵進行了新的觀察，這“現在相當確鑿地證明它們主要由熱穩定水冰組成。”