水星
当初、水星の地形は望遠鏡によるアルベドの計測で予想された。地域によって反射率に差異があり、これは月の高地のようなリンクルリッジ・山脈・平野・ルペス(英語版)(絶壁)・ヴァリス(英語版)(谷)などがあるためと推測された。
1975年のマリナー10号による観測で得た情報から基本的な部分が明らかになった。水星の地表は月の地表と似ており、その特徴は、数十億年単位時間を経て形成される月の海のような滑らかな面や、全球を覆う多様な大きさのクレーターが数多く存在している点にある。その中で最も大きな地形はカロリス盆地である。従来は、カロリス盆地の直径は1300 km程度と見積もられていたものの、探査機のメッセンジャーの観測により、実際の直径は約1550 kmだったと判明した。これは水星の直径の1/4以上に相当する。この惑星のサイズに比して巨大な地形は、46億年前に水星が形成されて間もなく始まり38億年前まで続いた後期重爆撃期に、彗星や隕石が衝撃を和らげる大気が無い水星に衝突を繰り返すことでクレーターを形成し、当時まだ活発だった火山活動によって盆地がマグマで埋まり形成されたと考えられる。
水星の地表はクレーターに覆われており、比較的なだらかな領域がところどころに広がるなど、月の表面地形と似ている。しかし水星の表層には、カリウムや硫黄、ナトリウムなどの揮発性が高い成分が月面と比べて桁違いに多いことが明らかとなっており、その形成過程が月とは大きく異なるものと考えられている。
水星の地表を特徴付けるもう1つの地形は、惑星の広い範囲に散在する高さ約2 km、長い物では500 kmに達する断崖(線構造)であり、リンクルリッジと呼ばれる。これは水星の内部が冷却され、半径が1-2kmほど縮む過程で形成された「しわ」であると考えられているが、太陽の潮汐力の影響という異説も存在する。太陽が水星に与える潮汐力は地球が月に与える力の約17倍と推定され、そのために水星では赤道部分が膨らむ潮汐変形が起きている。
太陽系で最小の惑星が、水星である。水星の赤道面での直径は4879.4 kmと、地球の38パーセントに過ぎない。木星の衛星の1つのガニメデや、土星の衛星の1つであるタイタンよりも小さい。なお、水星に衛星や環は無い。
地球から水星を観測する場合、水星は太陽に非常に近いため、日の出直前と日没直後のわずかな時間しか観測できない。また、地球と水星と太陽の位置関係によっては、たとえ望遠鏡を使っても観測は難しい。これは地球から見た太陽と水星との離角が、最大でも28.3度に過ぎないためである。なお、天球上での見かけの明るさは、−0.4等から5.5等まで変化し、暗く見える時期には、より観測が難しくなる。
1974年にNASAの探査機であるマリナー10号が初めて水星へ接近した。マリナー10号による観測によって、水星の地表の4割強の地図が作成できた。この際に撮影された写真から、水星の表面には多数のクレーターが有り、地球の衛星の月と類似した環境だろうと考えられた。地球からの直接観測だけでなく、地球から水星へと探査機を到達させる事も比較的難しいため、21世紀に入っても依然として判らない点の多い惑星ではあるものの、21世紀に入ってから再び探査機が水星へと送り込まれた事や、地球からの直接観測の技術の向上に伴って、次第に水星に関する知見が集積されつつある。
表面の平均温度は 452K(179 °C)であるが、温度変化は 90-100 K から 700 K におよぶ。水星は公転と自転が共鳴しているため、近日点において特定の2箇所が南中を迎え最高温度の700Kに達する。この場所は「熱極」と呼ばれ、カロリス盆地とその正反対側が当たる。遠日点では500K程度になる。日陰部の最低温度は平均110Kほどである。太陽光は地球の太陽定数の4.59 - 10.61倍に相当し、エネルギー総計では 3,566 W/m となる。
このような高温に晒されながら、水星には氷(=固体の水 H 2 O {\displaystyle {\ce {H2O}}} )の存在が確認されている。北極と南極に近く深いクレーターの中には太陽光が当たらない永久影となる部分があり、温度が102K以下に保たれている。これは1992年、ゴールドストーン深宇宙通信施設の70m電波望遠鏡と超大型干渉電波望遠鏡群(VLA)が、水の氷による強いレーダー反射を観測して確認された。この反射現象は他にも原因を考えうるが、天文学者は水の氷が存在する可能性が最も高いと考えている。2012年6月、メッセンジャーが撮影した極地の画像により、氷が存在する可能性が裏付けられたと、ジョンズ・ホプキンズ大学などの研究チームが発表した。この氷の量は 10×10 - 10×10 kg 程度であり、レゴリスが覆うことで昇華から防がれていると考えられる。なお、地球の南極に存在する氷は4 ×10kg、火星の南極には10×10kg程度の水の氷があると言われる。水星の氷の起源は不明だが、彗星の衝突もしくは水星内部からの放出で生まれたという説が有力である。
水星の表面には、鉄酸化物の存在量が他の地球型惑星と比較しても少なく重量比1 - 3%程度しか無い。これが反射率の高さに繋がっている。代わって、ナトリウム分が多い斜長石や鉄をあまり含まない輝石(頑火輝石)が主に占める。