水星，离太阳最近的行星。正午时分，向阳面的地表温度约430℃，足以把铅熔化。可就在同一颗行星上，有些坑底几十亿年没见过阳光，温度低到约-170℃。上世纪九十年代，雷达把那些坑底照得异常明亮，像结了霜。后续探测给出的答案是：那里确实存在水冰。
这里的冰，不是你想的样子
一句话说，水冰就是以固态存在的水。但在行星表面，它很少是一块干净的透明冰，更像冰箱冷冻室内壁结的那层霜——水分子冻在尘土和碎石颗粒之间，形成常说的“脏冰”。你从冰柜内壁刮下来的霜，混着碎屑，颜色发灰，含水量也不高；行星上的冰大概就是这个状态，只不过温度是零下一百多度，而且没人去刮它。
最热的地方，为什么反而结冰
水星的自转轴几乎不倾斜，倾角只有约0.03度。于是在极区，太阳永远贴着地平线打转，一些深坑的底部永远晒不到直射阳光，形成永久阴影区（常年不受阳光照射的坑底或洼地）。没有阳光，也没有大气把热量送进去——水星几乎没有大气——热量只能靠岩石慢慢传导，坑底便常年维持在约-170℃。
这有点像冰箱门的密封条：冰箱内部亮着灯、散着热气，可那道缝里始终是凉的。水星极区的深坑，就是太阳系里的一道门缝。
月球：从“可能有”到“确实有”
同样的机制在月球上也成立。月球极区存在大量永久阴影区，温度可低到约-200℃。1990年代，Clementine探测器的雷达回波暗示坑底可能有冰，但那只能算推测——雷达亮斑也可能来自粗糙的岩石表面。
转折发生在2009年。LCROSS任务让一个撞击器以约9000公里的时速撞进月球南极的Cabeus坑，这个速度约为步枪子弹的三倍；紧随其后的探测器穿过溅起的碎屑羽流进行采样，结果在羽流中测到了水，估计占撞击物质质量的百分之几（不同估算值有出入）。这一次属于观测证实：月球极区确实有水冰，只是稀稀拉拉混在月壤里。
出了内太阳系，冰成了主角
火星中纬度地下藏着大片冰层，火星勘测轨道飞行器的雷达已经穿透地表，看到了冰层的界面，这是观测证据。再往外，冰几乎是构成天体的主要材料：谷神星的地下、木卫二的冰壳之下、土卫二喷射出的羽流里。卡西尼号曾直接穿过土卫二的羽流采样，测到水蒸气和盐分，这已经不是猜测。
至于木卫二冰壳下的全球海洋，目前处在“证据支持、尚未直接证实”的状态：表面裂纹和磁场扰动都指向液态水，但还没有任何探测器钻开过那层冰。
这些冰是什么时候来的？还没定论
有两条主流思路。一条是外源输送，彗星或含水的小行星撞上来，把冰留在了当地；另一条是原地生成，太阳风里的质子撞上月壤中的氧，慢慢合成水分子，实验室里已经能复现这个过程。两条路都可能存在，但比例多大、哪条更重要，目前尚无定论。月球水冰的总储量同样没有统一数字，不同模型的估算能差出好几个数量级。
回到那颗被烤着的行星
一颗被太阳烤到430℃的行星，极区的坑底却静静存着冰。这个画面本身就是对常识的反驳：决定一颗星球面貌的，往往不是它离太阳多远，而是那些不起眼的几何细节，比如0.03度的自转轴倾角。
而这些水冰里，可能封存着太阳系形成初期的挥发物。如果有一天，人类真的取回一管月球极区的脏冰，它读出来的，会是四十多亿年前的那一页吗？
延伸阅读
- 书籍：《暗淡蓝点》，卡尔·萨根著，关于行星探索与人类位置的经典科普。
- 纪录片：《行星》（The Planets，BBC，2019），系统讲述太阳系各天体的演化。
- 机构网站：NASA Solar System Exploration（science.nasa.gov/solar-system），各天体的观测资料与任务进展。
编辑备选标题
- 悬念型：水星水冰，是谁留下的？
- 画面感型：430℃的水星，坑底冻着水冰
- 提问型：最热的行星上，为什么会有水冰？