天文学家在金星的大气中检测到了微量磷化氢，意味着犹如火焰地狱般的金星上可能有生命体存在。同为内行星，水星距太阳万千米，比金星到太阳的距离1.1亿千米更近，但其表面温度最高只有摄氏度，比金星的高温摄氏度还少38摄氏度。更吊诡的是，表面像月球，有环形山、高山、平原和悬崖，得天独厚地反复经受着太阳烈焰灸烤的水星上还存在千亿吨冰！
早在19世纪80年代，意大利天文学家斯基帕雷利就曾观测到由大气运动在水星表面所造成的朦胧变化。年，法国天文学家多尔法斯根据日中峰天文台的目视偏振观测测算出水星大气厚约25米，表面大气压约1毫巴，是地球大气的千分之一。而水星密度仅次于地球。研究人员推测，如此稀薄的大气可能是由水星内部逸出的稀有气体，特别是氩气和陨星撞击产生的氧化碳所组成。
到了年，密执安大学的霍华德通过射电探测表明，水星黑暗面与日照面都发射出大体一致的辐射电流量，其温度相当于平均近表面温度。同时，光谱学家对水星反射阳光在行星圆面上偏振情况分布均匀的发现，认为也是稀薄大气壳所表现的特征。
前苏联天文学家科西列夫年用克里米亚天文台的反射望远镜拍摄到20多张水星光谱照片，从中辨认出氢气所产生的放射线。据此估计这些极易逃逸的氢气可能来自水星内部，更多的可能是来自太阳的电子和质子，两者可结合成氢原子。水星通过不断俘获太阳风粒子来补足其氢气的损失，使得其表面总处于变化不定状态的大气得以保存。
目前认为，水星大气来源于其内部排出的气体和从旁掠过的稀疏太阳光粒子，以及一些岩层内放射性元素衰变的产物，主要成分为氦（42%）、钠（气体）（42%）和氧（15%）。
科学家推断，水星在其历史早期也可能有过类似地球那样由挥发物组成的暂时性大气层。但由于水星引力小、温度高，引起了强烈的迁移，一部分大年被蒸发散失。同时，太阳风高速粒子流动也会将大气驱赶、电离而刮走。而水星的内部排气作用、太阳风聚集作用和放射性衰变作用都很微弱，因此，原始大气迅速散去，而散失的大气不断被一些机制所替换，如被行星引力场俘获的火山蒸汽以及两极的冰冠的除气作用，长年累月，水星大气就演变成今天这样极端稀薄的状态。
由于水星的轨道比较特殊，在它的北极，太阳始终只在地平线上徘徊。在一些陨石坑内部，可能由于永远见不到阳光而使温度降至零下摄氏度以下，如此低的温度就有可能凝固从行星内部释放出来的气体，或积存从太空来的冰。加之大量彗星撞击水星两极时留下大量的水，慢慢积累下来，就形成了冰库。
当然，所谓水星的大气仅指那些依附于星球不甚紧密的稀薄气体而言，并不局限于那种围绕行星的性质固定、密度易于被检测到的气层。但这并不会妨碍科学家在水星寻找存在生命体的证据。
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