Thực ra, việc chứa đựng băng lại không phải là điều kỳ lạ nhất của hành tinh này.

Là một trong những hành tinh có thể được phát hiện bằng mắt thường, không ai có thể nói chính xác là Sao Thủy được khám phá ra tại thời điểm nào và bởi ai. Chúng ta chỉ biết rằng khi nhìn lên bầu trời, chúng ta sẽ thấy một hành tinh nhỏ bé gần Mặt Trời và có tốc độ di chuyển nhanh đến kinh hoàng. Có lẽ cũng vì lý do đó mà Sao Thủy được đặt cho cái tên của vị thần đưa thư trong thần thoại La Mã là Mercury.

Là hiện thân của tốc độ, Mercury cũng khá khiêm tốn về thể hình. Là hành tinh nhỏ nhất trong cả hệ mặt trời, Mercury chỉ nhỉnh hơn một chút so với Mặt Trăng với bán kính là 2,439.7 km. Thêm vào đó, sao Thủy cũng là một trong 4 hành tinh đất đá hay Terrestrial Planet trong hệ mặt trời, vì vậy kết cấu của nó cũng có phần thú vị.

Chứa trong mình là 70% kim loại, phần còn lại là vật chất silicat, Sao Thủy mang trong mình tính chất của một hành tinh có xu hướng không ổn định. Khác với Trái Đất khi lõi kim loại chỉ chiếm hơn 50% khối lượng hành tinh, sao Thủy có tỉ lệ kim loại so với lớp vỏ vô cùng mất cân đối. Vậy nên qua thời gian, khi lõi kim loại nguội dần, sao Thủy sẽ bị co lại. Thực tế, theo quan sát từ các vệ tinh nhân tạo, từ khi sinh ra cho tới nay, bán kính Sao Thủy đã co lại khoảng 18 đến 20 km. Một đặc điểm mà có lẽ không hành tinh anh em nào khác có được.

Thêm vào đó, với trọng lực yếu, chỉ ở mức 3,7.m/s2, sao Thủy không đủ sức để giữ cho mình một bầu khí quyển ổn định. Thực chất, sao Thủy có một lớp khí quyển đặc biệt là exosphere. Đây là lớp khí tiếp xúc trực tiếp với không gian vũ trụ. Trên Trái Đất thì chúng ta có tầng đối lưu, bình lưu, trung gian và tầng nhiệt rồi cuối cùng là tầng điện ly trước khi tới tầng ngoài là tầng exosphere. Có thể thấy, chỉ với một tầng khí quyển duy nhất, sao Thủy không đủ sức để hỗ trợ sự sống và tầng exosphere này cũng thường xuyên bị gió mặt trời bào mòn. Vậy nên việc đưa sự sống lên đây là một điều phi thực tế.

Nhưng chưa hết, những điều bất ngờ mới chỉ bắt đầu. Vì nằm ở vị trí gần nhất với Mặt Trời, cách mặt trời đi qua trên bầu trời sao Thủy cũng là độc nhất vô nhị. Bởi vì ở trên hành tinh này, mặt trời có thể đi ngược.

Như mọi hành tinh khác trong hệ mặt trời, quỹ đạo của Sao Thủy cũng là một hình Elip. Tuy nhiên, Sao Thủy có quỹ đạo lệch tâm nhất trong tất cả. Ở cự ly gần nhất, sao thủy chỉ cách mặt trời 46 triệu km, trong khi ở xa nhất thì cự ly gần như gấp đôi là 70 triệu km.

Quỹ đạo này ra đời nhờ trọng trọng lực của Mặt Trời với sao Thủy. Khi hành tinh ở xa, trọng lực kéo nó lại gần với Mặt Trời khiến nó tăng gia tốc khi lại gần ngôi sao. Khi đã ở gần ngôi sao, nó sẽ bị hất văng ra xa với tốc độ cao, khiến nó trở lại với quỹ đạo của mình với khoảng cách xa hơn. Các bạn có thể trực tiếp nhìn thấy hiện tượng này khi ném một hạt xốp vào xoáy nước. Nó sẽ không rơi trực tiếp vào xoáy nước mà sẽ di chuyển rất nhanh tới chân xoáy rồi bị văng ra ngoài trước khi lại trở về với chân xoáy.

Nhờ quỹ đạo này, kèm theo khả năng tự quay quanh trục của mình, ngày và năm của sao Thủy đem lại một trải nghiệm độc nhất vô nhị.

Nếu chúng ta định nghĩa một ngày là tính từ khi mặt trời mọc đến lúc mặt trời lặn hay nói cách khác là một Solar Day thì một ngày của sao Thủy kéo dài 176 ngày. Nhưng với tốc độ quay trên trục của chính mình, sao Thủy mất 59 ngày để hoàn thiện một vòng tự quay. Trong khi đó nó mất 88 ngày để kết thúc một vòng quanh mặt trời.

Vậy nên, khi đưa 3 dữ liệu trên vào quỹ đạo quá đỗi hẹp của sao Thủy, chúng ta có một trong những chu kỳ ngày đêm đặc sắc nhất trong hệ mặt trời.

Nếu chúng ta sống trên sao Thủy, một ngày Solar Day sao Thủy sẽ kéo dài gần 2 năm. Ban đầu mặt trời sẽ mọc rất nhanh, nhưng rồi sẽ chậm dần khi tiến tới ngày trái đất thứ 45. Sau đó mặt trời sẽ dừng lại trên bầu trời vì tốc độ di chuyển của hành tinh tăng dần. Sau đó, tốc độ di chuyển của hành tinh vượt độ xoay quanh trục của nó, khiến Mặt Trời có vẻ như đi ngược lại trên bầu trời. Cuối cùng, khi hành tinh đi qua khu vực tăng tốc, tốc độ di chuyển của hành tinh giảm dần và mặt trời tiếp tục di chuyển trên bầu trời dẫn tới màn đêm.

Nghe qua về chu kỳ ngày đêm trên hành tinh này chắc hẳn nhiều người sẽ muốn lên đây sống thử. Tuy nhiên, đây lại không phải là điều dễ dàng. Cho dù có sống được trên sao Thủy đi chăng nữa thì hành trình đến với thần đưa thư cũng không hề đơn giản.

Dù là hành tinh có thể nhìn thấy được bằng mắt, sao Thủy lại không hề dễ quan sát. Vì vị trí quá gần mặt trời, thời điểm để quan sát sao Thủy chỉ có thể là hoàng hôn hoặc sáng sớm, khi ánh sáng Mặt trời đủ dịu để không lấn át sao Thủy. Tất nhiên các nhà thiên văn có thể quan sát sao Thủy bằng kính viễn vọng, nhưng đây cũng là một vấn đề vì có thể gây hại ống kính vì nhìn quá gần mặt trời.

Vì lý do này, cách duy nhất để thực sự nghiên cứu về sao Thủy là gửi vệ tinh lên quỹ đạo của hành tinh này. Việc đưa vệ tinh lên quỹ đạo của hành tinh khác để nghiên cứu đã được NASA thực hiện rất nhiều trong quá khứ. Chúng ta đã đưa vệ tinh lên mặt trăng, sao thổ, sao mộc, thậm chí cả những hành tinh xa xôi như sao thiên vương, sao hải vương và cả diêm vương như nhiệm vụ có tên New Horizon năm 2006.

Có thể mọi người sẽ nghĩ việc đưa vệ tinh lên sao Thủy là điều đầu tiên chúng ta sẽ làm khi có điều kiện. Tuy nhiên, điều ngược lại đã xảy ra. Chúng ta dường như chẳng thèm để ý đến hành tinh này cho dù nó có ở gần chúng ta đến mức nào.

Việc đưa vệ tinh tới gần mặt trời là một trong những thử thách đơn giản nhưng lại vô cùng khó vượt qua. Vì trọng lực khổng lồ của mặt trời, các vệ tinh khó có thể rơi vào trọng trường của hành tinh nhỏ bé này được.

Việc đưa vệ tinh tiếp cận sao Thủy không hề khó. Tuy nhiên, vì tốc độ của hành tinh khi di chuyển trên quỹ đạo, bắt kịp với sao Thủy là điều cực kỳ tốn công. Tàu di chuyển cần có đủ nhiên liệu để bẻ lái trong không trung, đưa vệ tinh gần với hành tinh hơn để có thể vào quỹ đạo của nó được. Đó là chưa kể đến sức hút khổng lồ đến từ mặt trời. Thêm vào đó, nhiệt độ gần Mặt trời dễ dàng khiến các bảng mạch của vệ tinh phải chịu thua.

Phải tới những năm 70, các nhà thiên văn mới có cơ hội và điều kiện để thử sức với sao Thủy và đó là chuyến bay ngắn của vệ tinh Mariner 10. Chuyến thám hiểm của Mariner 10 đã đem về bản đồ chứa 40 đến 45% bề mặt của sao Thủy và nhiều bức ảnh kèm theo nghiên cứu khác về sao Kim.

Tuy nhiên, sau đó… không có chuyến bay nào khác trong suốt 4 thập kỷ.

Để có thể lái được vệ tinh gần mặt trời, nó cần đủ nhiên liệu, nhưng quá nhiều nhiên liệu thì không thể ra ngoài vũ trụ được. Gần mặt trời thì quá nóng, vệ tinh dễ bị ảnh hưởng và tạo ra biến cố tốn kém. Trong khi đó, đưa tàu ra ngoài vũ trụ thì vô cùng tốn kém về mặt nhân lực và tiền lực. Vậy nên, các nhà thiên văn đã ưu tiên các dự án khác. Và thế là sao Thủy rơi vào lãng quên, một hành tinh bị ghẻ lạnh.

Năm 1985, Chen-wan Yen kỹ sư NASA đã bày ra ý tưởng về một hành trình phi thường. Thay vì đưa tàu trực tiếp từ Trái Đất lên sao Thủy cùng với một vài lần đẩy trọng lực, chúng ta sẽ cho tàu đi quanh Mặt trời đến 15 lần. Với số vòng lặp đó, nó sẽ có đủ sức đẩy để có thể bắt kịp với sao Thủy và nhập vào quỹ đạo của hành tinh.

Về vấn đề nhiệt của Mặt trời, các kỹ sư dễ dàng xử lý được bằng lớp vỏ bằng sứ, giúp con tàu chịu nhiệt dễ hơn.

Và thế là hành trình tái ngộ với sao Thủy đã bắt đầu. Kế hoạch MESSENGER đã được khởi động.

Messenger là viết tắt của “Mercury Surface, Space Environment, Geochemistry, and Ranging", có nghĩa là Bề mặt sao Thủy, Môi trường Không gian, Địa hóa học và Phạm vi". Tuy nhiên, đây lại là cái tên được đặt ra nhằm gợi nhớ đến vị thần đưa thư của thần thoại La Mã.

Sau khi đưa MESSENGER ra ngoài vũ trụ vào ngày 3/8/2004, các nhà thiên văn đã nín thở chờ đợi từng ngày để được thấy những thông tin mà vệ tinh đưa về.

Việc đầu tiên MESSENGER làm là thử nghiệm các công cụ của nó với chính Trái Đất và mặt trăng. Đến năm 2006, MESSENGER tiếp cận sao Kim và tái xuất ở hành tinh này năm 2007, cùng nhau nghiên cứu kỹ hơn bề mặt của hành tinh sáng nhất đêm.

Cuối cùng, 14/1/2008, MESSENGER tiếp cận được sao Thủy và bắt đầu quá trình nghiên cứu của mình. Trong thời gian này, MESSENGER đã bay quanh Mercury với quỹ đạo elip khổng lồ nhằm tránh cái nóng của hành tinh cùng lúc nghiên cứu và chụp ảnh bề mặt của thần đưa thư.

Sau hơn 4 năm hoạt động, Messenger đã cung cấp nhiều dữ liệu có giá trị và hơn 100.000 bức ảnh về sao Thủy. Một trong những phát hiện lớn nhất là khối băng khổng lồ vùng cực bắc, nơi không bị Mặt Trời chiếu sáng.

Từ các thông tin lấy được từ MESSENGER, các nhà thiên văn nhận ra Mercury không nóng đến thế. Vào ban ngày, do gần mặt trời, ánh nắng thiêu đốt trên bề mặt hành tinh lên đến 430 độ C. Tuy nhiên, khi về đêm, nhiệt độ lại xuống cực thấp, trong lòng các hố thiên thạch ở 2 vùng cực hành tinh có thể xuống đến âm 180 độ C. Nhờ đó mà các hố nước có thể đọng lại và hóa băng.

Bên cạnh đó, bề mặt sao Thủy cũng có rất nhiều hố va chạm, khá giống với mặt trăng của Trái Đất. Tuy nhiên, điểm khác biệt lớn nằm ở các vết đứt gãy kéo dài cả ngàn km. Các vết gãy này là kết quả của quá trình co lại của hành tinh.

Qua các cảm biến của MESSENGER, các nhà thiên văn đã tìm hiểu kỹ hơn về bầu khí quyển của sao Thủy và biết được hành tinh này cũng có một từ trường tạm ổn định. Tuy nhiên từ trường này quá yếu để bảo vệ nó khỏi gió mặt trời nên suy cho cùng, đây vẫn là một hành tinh chết chóc.

Sau chuyến du hành khổng lồ, MESSENGER đã đem về bức tranh toàn cảnh về hành tinh gần mặt trời nhất. Đây quả thực là một hành trình quá mức mong đợi của mọi nhà thiên văn. Chúng ta không chỉ biết được sao Thủy sinh ra từ đâu, cấu thành như thế nào, có bề mặt ra sao, có bầu khí quyển kiểu gì mà còn biết được cả cơ chế co lại của hành tinh theo thời gian.

Tiếp nối sứ mệnh của người đưa thư, ngày 6/7/2017, các nhà khoa học tại cơ quan vũ trụ châu Âu ESA và Nhật Bản đã đưa tàu không gian BepiColombo và chuẩn bị cho nó hành trình kéo dài hơn 7 năm trong tương lai quanh hành tinh nhỏ bé này.

Tàu có thiết kế khác thường, gồm một phần phình ra chứa 2 tàu nhỏ - một của châu Âu và một của Nhật Bản. Hai tàu này sẽ tách ra khỏi tàu mẹ khi đến sao Thủy và bay theo hai quỹ đạo khác nhau nhưng bổ sung cho nhau vòng quanh sao Thủy.

ESA cho biết BepiColombo sẽ bám theo các kết quả rất kỳ lạ mà tàu Messenger đã khám phá, từ đó thám hiểm sâu hơn các bí ẩn trên sao Thủy.

Tàu vũ trụ BepiColombo trị giá 750 triệu USD được phóng vào ngày 20/10/2018 bằng tên lửa đẩy Ariane 5.

Ngày 02/10/2021, Hình ảnh đen trắng đầu tiên cho thấy một phần của bán cầu bắc sao Thủy đã được công bố bao gồm hàng chục miệng hố va chạm khổng lồ và vùng đồng bằng Sihtu Planitia rộng lớn từng bị nhấn chìm trong dung nham núi lửa cách đây hàng tỷ năm.

Theo kế hoạch, từ thời điểm này tàu BepiColombo sẽ có thêm 4 lần tiếp cận sao Thủy nữa, lần lượt vào 6/2023, 9/2024, 12/2024 và 1/2025, trước khi nó đi vào quỹ đạo xung quanh hành tinh vào ngày 5/12/2025.

Tương lai dành cho sao Thủy còn rộng mở, và cũng như bao hành tinh khác trong hệ mặt trời, đây mới chỉ là khởi đầu của nhân loại trong quá trình tìm hiểu khu xóm nhỏ của mình.