天文學家在金星的大氣中檢測到了微量磷化氫，意味著猶如火焰地獄般的金星上可能有生命體存在。同為內行星，水星距太陽5800萬千米，比金星到太陽的距離1.1億千米更近，但其表面溫度最高只有427攝氏度，比金星的高溫465攝氏度還少38攝氏度。更弔詭的是，表面像月球，有環形山、高山、平原和懸崖，得天獨厚地反覆經受著太陽烈焰灸烤的水星上還存在千億噸冰！
早在19世紀80年代，義大利天文學家斯基帕雷利就曾觀測到由大氣運動在水星表面所造成的朦朧變化。1953年，法國天文學家多爾法斯根據日中峰天文臺的目視偏振觀測測算出水星大氣厚約25米，表面大氣壓約1毫巴，是地球大氣的千分之一。而水星密度僅次於地球。研究人員推測，如此稀薄的大氣可能是由水星內部逸出的稀有氣體，特別是氬氣和隕星撞擊產生的氧化碳所組成。
到了1962年，密執安大學的霍華德通過射電探測表明，水星黑暗面與日照面都發射出大體一致的輻射電流量，其溫度相當於平均近表面溫度。同時，光譜學家對水星反射陽光在行星圓面上偏振情況分布均勻的發現，認為也是稀薄大氣殼所表現的特徵。
前蘇聯天文學家科西列夫1963年用克裡米亞天文臺的反射望遠鏡拍攝到20多張水星光譜照片，從中辨認出氫氣所產生的放射線。據此估計這些極易逃逸的氫氣可能來自水星內部，更多的可能是來自太陽的電子和質子，兩者可結合成氫原子。水星通過不斷俘獲太陽風粒子來補足其氫氣的損失，使得其表面總處於變化不定狀態的大氣得以保存。
目前認為，水星大氣來源於其內部排出的氣體和從旁掠過的稀疏太陽光粒子，以及一些巖層內放射性元素衰變的產物，主要成分為氦（42%）、鈉（氣體）（42%）和氧（15%）。
科學家推斷，水星在其歷史早期也可能有過類似地球那樣由揮發物組成的暫時性大氣層。但由於水星引力小、溫度高，引起了強烈的遷移，一部分大年被蒸發散失。同時，太陽風高速粒子流動也會將大氣驅趕、電離而颳走。而水星的內部排氣作用、太陽風聚集作用和放射性衰變作用都很微弱，因此，原始大氣迅速散去，而散失的大氣不斷被一些機制所替換，如被行星引力場俘獲的火山蒸汽以及兩極的冰冠的除氣作用，長年累月，水星大氣就演變成今天這樣極端稀薄的狀態。
由於水星的軌道比較特殊，在它的北極，太陽始終只在地平線上徘徊。在一些隕石坑內部，可能由於永遠見不到陽光而使溫度降至零下161攝氏度以下，如此低的溫度就有可能凝固從行星內部釋放出來的氣體，或積存從太空來的冰。加之大量彗星撞擊水星兩極時留下大量的水，慢慢積累下來，就形成了冰庫。
當然，所謂水星的大氣僅指那些依附於星球不甚緊密的稀薄氣體而言，並不局限於那種圍繞行星的性質固定、密度易於被檢測到的氣層。但這並不會妨礙科學家在水星尋找存在生命體的證據。