Der Vorbeiflug wird für zahlreiche wissenschaftliche Experimente genutzt, an denen auch das Deutsche Zentrum für Luft- und Raumfahrt (DLR) beteiligt ist. Im Rahmen dieser Experimente wollen die DLR-Forscher insbesondere die Gebiete des Merkur, die beim zweiten Vorbeiflug vor einem Jahr zum ersten Mal fotografiert wurden, genauer unter die Lupe nehmen. Beim Nahvorbeiflug in der Nacht von Dienstag auf Mittwoch - der Punkt der höchsten Annäherung wird um exakt 23:55 Uhr MESZ durchflogen - werden von den Kameras an Bord der Sonde mehr als 1500 hochauflösende Bilder aufgenommen, die weitere, noch nie aus der Nähe fotografierte Gebiete zeigen. MESSENGER liefert Aufnahmen der Merkuroberfläche aus unterschiedlichen Blickwinkeln, so genannte Stereobilder. Mit den gemessenen Höhenprofilen und den neuen Aufnahmen wird das bestehende Kartenwerk des Planeten qualitativ besser und vielfältiger.

Die Raumsonde MESSENGER der amerikanischen Weltraumbehörde NASA ist nach Mariner 10, die in den 70er-Jahren dreimal am Merkur vorbeiflog, erst die zweite Sonde, die den mit 4900 Kilometer Durchmesser kleinsten Planeten des Sonnensystems aus der Nähe erkundet. Damals konnte nur knapp die Hälfte der Merkuroberfläche beobachtet werden. Bei seinem Vorbeiflug am Dienstag wird sich der Planetenspäher dem Himmelskörper bis auf 228 Kilometer nähern. Abgebremst durch die Schwerkraftwirkung des Merkur verändert MESSENGER ihre gegenwärtige Bahn um die Sonne: Sie gerät auf den optimalen Kurs, um in anderthalb Jahren auf eine Umlaufbahn des Merkur einzuschwenken.

Der Merkur ist der am wenigsten erforschte Planet des inneren Sonnensystems; seine Nähe von knapp 60 Millionen Kilometern zur Sonne macht ihn für Raumsonden schwer erreichbar. Durch die beiden ersten Merkurvorbeiflüge von MESSENGER am 14. Januar und am 6. Oktober 2008 sind etwas mehr als 90 Prozent der von Kratern und erstarrten Lavaströmen bedeckten Oberfläche erfasst.