在太陽系八大行星之中，水星距離太陽最近，它的自轉(zhuǎn)與公轉(zhuǎn)周期之間存在一種特別的現(xiàn)象，被稱為“3:2軌道共振”，具體表現(xiàn)為，水星每自轉(zhuǎn)三圈，剛好就圍繞著太陽公轉(zhuǎn)了兩圈，而這樣的現(xiàn)象，就使得水星上也像地球一樣存在著晝夜交替（只不過晝夜周期要長得多）。

由于水星距離太陽很近，并且它幾乎沒有大氣層，無法像地球一樣通過大氣層來調(diào)節(jié)溫度，因此水星上的晝夜溫度就很大，白天溫度可高至428℃，而到了夜晚，溫度又會急劇下降，最低可達(dá)-190℃。

有意思的是，盡管水星經(jīng)歷著如此極端的溫度變化，它卻儲存了上千億噸的水，不過這些水并不是液態(tài)的，而是以固態(tài)、也就是水冰的形式在水星的兩極存在。

實(shí)際上，早在上世紀(jì)中葉，科學(xué)家就推測水星的兩極可能會存在著水冰，這種推測基于水星自轉(zhuǎn)軸的特殊性質(zhì)——它幾乎垂直于其公轉(zhuǎn)軌道所在的平面，這就意味著，水星兩極的那些隕石坑的底部，就是陽光始終照射不到的“永久陰影區(qū)”。

所以一個(gè)合理的推測就是，盡管水星表面大部分區(qū)域都在經(jīng)歷著極端的溫度變化，但這些“永久陰影區(qū)”卻是例外，由于陽光始終無法照射到，這些區(qū)域就可以一直保持極低的溫度，可以輕松地將水星自身的、或者來自彗星或小行星撞擊后遺留的水分凍結(jié)在這里。

隨著雷達(dá)天文學(xué)的發(fā)展，到了上世紀(jì)90年代，科學(xué)家開始通過地面上的大型設(shè)備對水星進(jìn)行雷達(dá)探測，在探測過程中，科學(xué)家注意到水星兩極的一些異?，F(xiàn)象。

通常情況下，水星表面反射回的雷達(dá)信號應(yīng)該是比較弱的，因?yàn)樗谋砻娲蠖嗍菐r石和塵埃，然而在水星兩極地區(qū)卻存在著很多“亮斑”區(qū)域，科學(xué)家在這些區(qū)域中發(fā)現(xiàn)了異常強(qiáng)烈的雷達(dá)回波，這與我們在地球上觀測到的極地冰蓋的雷達(dá)信號非常相似。

盡管這些“亮斑”強(qiáng)烈地暗示了水星兩極存在著大量水冰，但出于謹(jǐn)慎的考慮，科學(xué)家并沒有就此下結(jié)論，畢竟除了水以外，其他的一些物質(zhì)也可能造成類似的現(xiàn)象，而真正幫助科學(xué)家下結(jié)論的，則是來自“信使號”（MESSENGER）水星探測器的探測數(shù)據(jù)，該探測器發(fā)射于2004年，于2011年進(jìn)入圍繞水星的軌道，隨后開始對水星表面進(jìn)行詳細(xì)的探測。

“信使號”首先利用激光高度計(jì)對水星表面的地形進(jìn)行了精確測量，通過對兩極地區(qū)的地形分析，科學(xué)家們發(fā)現(xiàn)，此前發(fā)現(xiàn)的“亮斑”所在區(qū)域，確實(shí)與水星兩極的那些位于隕石坑的底部的“永久陰影區(qū)”重合。

在此之后，科學(xué)家通過“信使號”自身攜帶的中子光譜儀對這些“永久陰影區(qū)”中的物質(zhì)成分進(jìn)行了探測。

其原理簡單來講就是，當(dāng)宇宙中的高能粒子（主要來自太陽）撞擊水星表面時(shí)，會與水星表面的物質(zhì)發(fā)生一系列的反應(yīng)，進(jìn)而釋放出不同能量的中子，在這些中子中，能量較高的“快中子”會散射回太空，而由于水分子中的氫是一種有效的“中子吸收劑”，因此如果水星表面某個(gè)區(qū)域中存在大量水分子，那該區(qū)域中“快中子”數(shù)量就會明顯降低。

探測結(jié)果表明，在水星兩級的“永久陰影區(qū)”之中，“快中子”數(shù)量出現(xiàn)了顯著減少，這就表明了，這些區(qū)域中確實(shí)儲存了大量的水分子，在進(jìn)一步的研究中，科學(xué)家還根據(jù)“信使號”傳回的中子通量數(shù)據(jù)估算出，它們的總量至少有上千億噸，而考慮到“永久陰影區(qū)”的低溫環(huán)境，因此唯一合理的解釋就是，它們以水冰的形式存在。

對于我們?nèi)祟悂碇v，這可以說是一個(gè)好消息，可以想象的是，在不太遙遠(yuǎn)的未來，如果人類想要在水星上建造基地，那水星兩極的這些“永久陰影區(qū)”無疑就是良好的選擇。

因?yàn)檫@些區(qū)域除了可以讓人類輕易地獲取到大量水資源之外，其溫度還非常穩(wěn)定，這可以有效地避免人類基地的設(shè)備和設(shè)施直接暴露在水星嚴(yán)酷的晝夜溫差之中，至于水星基地的能源來源，則可以直接使用太陽能，畢竟水星是距離太陽最近的行星，屆時(shí)的人類只需要在“永久陰影區(qū)”的邊緣外側(cè)設(shè)置一些太陽能收集裝置，就能夠保證能量的供應(yīng)。