Sao Thủy: Hành tinh gần Mặt Trời nhất và những điều bạn cần biết

Sao Thủy là hành tinh ở vị trí đầu tiên tính từ Mặt Trời và là có kích thước nhỏ nhất trong số tám hành tinh. Với vẻ ngoài khô cằn và khắc nghiệt, sao Thủy ẩn chứa vô vàn điều thú vị và những bí ẩn chưa được giải đáp. Bài viết này sẽ cung cấp cho bạn cái nhìn toàn diện và sâu sắc về hành tinh này, từ những đặc điểm cơ bản đến các hiện tượng thiên văn độc đáo. Cùng Điện Máy - Nội Thất Chợ Lớn khám phá nhé!

Sao Thủy

Sao Thủy (Mercury) là hành tinh nội cùng và nhỏ nhất trong hệ Mặt Trời, có chu kỳ quỹ đạo ngắn nhất trong số tất cả các hành tinh với chỉ vỏn vẹn 88 ngày Trái Đất. Tên gọi Mercury bắt nguồn từ vị thần đưa tin La Mã, tượng trưng cho tốc độ nhanh chóng của hành tinh khi nó di chuyển trên bầu trời.

Là một hành tinh đất đá, sao Thủy có bề mặt đầy rẫy hố va chạm, giống như Mặt Trăng của chúng ta, minh chứng cho hàng tỷ năm va đập từ các thiên thạch và sao chổi. Dưới đây là một số thông số cơ bản về sao Thủy:

• Đường kính: 4.879,4 km
• Khối lượng: 3,30×1023 kg (0,055 lần khối lượng Trái Đất)
• Mật độ: 5,427 g/cm³
• Khoảng cách trung bình từ Mặt Trời: 57,9 triệu km
• Chu kỳ quỹ đạo: 87,97 ngày Trái Đất
• Chu kỳ tự quay: 58,65 ngày Trái Đất
• Tốc độ quỹ đạo trung bình: khoảng 47,87 km/s
• Nhiệt độ bề mặt: -180∘C đến 430∘C
• Số vệ tinh tự nhiên: 0

Sao Thủy là hành tinh đầu tiên tính từ Mặt Trời, nằm ở khoảng cách trung bình khoảng 57,9 triệu km (0,39 AU). Khoảng cách này thay đổi đáng kể trong quỹ đạo hình elip của nó, từ 46 triệu km (điểm cận nhật) đến 69,8 triệu km (điểm viễn nhật). Vị trí cận kề Mặt Trời khiến sao Thủy phải hứng chịu bức xạ nhiệt và gió Mặt Trời dữ dội.

Sao Thủy là hành tinh đầu tiên tính từ Mặt Trời

Sau đây là một số đặc điểm nổi bật của sao Thủy:

• Hành tinh nhỏ nhất Hệ Mặt Trời: Với đường kính khoảng 4.879 km, sao Thủy chỉ lớn hơn một chút so với Mặt Trăng của Trái Đất.
• Hầu như không có khí quyển: Sao Thủy có một lớp khí quyển cực kỳ mỏng, được gọi là ngoại quyển, không đủ để giữ nhiệt hay chống lại các tác động từ bên ngoài.
• Biên độ nhiệt lớn: Do không có khí quyển, nhiệt độ bề mặt sao Thủy dao động cực đoan, từ khoảng 430∘C vào ban ngày đến -180∘C vào ban đêm.
• Chu kỳ quay chậm: Sao Thủy quay rất chậm, một ngày sao Thủy (từ bình minh này đến bình minh kế tiếp) kéo dài khoảng 176 ngày Trái Đất.
• Lõi kim loại lớn: Ước tính lõi sao Thủy chiếm khoảng 85% bán kính của hành tinh, một tỷ lệ lớn bất thường so với các hành tinh đất đá khác.

Sao Thủy là một trong năm hành tinh có thể nhìn thấy bằng mắt thường từ Trái Đất, do đó nó đã được các nền văn minh cổ đại biết đến từ hàng ngàn năm trước. Người Sumer đã quan sát sao Thủy vào khoảng thiên niên kỷ thứ 3 TCN, gọi nó là "Nabu" hoặc "Gudud". Người Hy Lạp cổ đại gọi nó là "Apollo" khi xuất hiện vào buổi bình minh và "Hermes" khi xuất hiện vào buổi tối trước khi nhận ra đó là cùng một thiên thể.

Việc quan sát sao Thủy bằng kính thiên văn bắt đầu vào thế kỷ 17 bởi Galileo Galilei. Tuy nhiên, do kích thước nhỏ và vị trí gần Mặt Trời, việc quan sát chi tiết bề mặt sao Thủy từ Trái Đất rất khó khăn. Mãi đến thế kỷ 20, các nhà khoa học mới có thể hiểu rõ hơn về hành tinh này.

Các sứ mệnh không gian đã làm thay đổi hoàn toàn hiểu biết của chúng ta về sao Thủy, trong đó nổi bật là một số sự kiện như:

• Mariner 10 (1974-1975): Đây là tàu vũ trụ đầu tiên đến thăm sao Thủy. Mariner 10 đã thực hiện ba lần bay ngang qua sao Thủy, chụp ảnh khoảng 45% bề mặt hành tinh và phát hiện ra từ trường yếu của nó.
• MESSENGER (2004-2015): Sứ mệnh MESSENGER của NASA đã cung cấp cái nhìn toàn cảnh về sao Thủy. Nó quay quanh hành tinh này trong hơn 4 năm, lập bản đồ toàn bộ bề mặt, phân tích thành phần hóa học và xác nhận sự tồn tại của băng nước trong các hố va chạm vĩnh viễn bị che khuất bởi bóng tối ở các cực. MESSENGER đã cung cấp dữ liệu chưa từng có, giúp các nhà khoa học hiểu sâu hơn về quá trình hình thành và tiến hóa của sao Thủy.
• BepiColombo (đang hoạt động): Đây là sứ mệnh chung giữa Cơ quan Vũ trụ Châu Âu (ESA) và Cơ quan Thám hiểm Hàng không Vũ trụ Nhật Bản (JAXA). BepiColombo được phóng vào năm 2018. Hiện BepiColombo đã bay qua sao Thủy vài lần trong các lần bay hỗ trợ trọng lực (gravity assist) và dự kiến sẽ đến quỹ đạo sao Thủy vào cuối năm 2025. Sứ mệnh này bao gồm hai tàu thăm dò riêng biệt - một để lập bản đồ bề mặt và một để nghiên cứu từ quyển và ngoại quyển - hứa hẹn sẽ mang lại những khám phá đột phá về hành tinh này.

Ảnh chụp sao Thủy từ tàu BepiColombo trong chuyến bay ngang qua hành tinh này lần thứ hai vào ngày 23/6/2022

Sao Thủy có bề mặt khô cằn, đầy miệng hố

Sao Thủy có bề mặt khô cằn, đầy miệng hố, tương tự như Mặt Trăng. Các đặc điểm nổi bật trên bề mặt của hành tinh này bao gồm:

• Đồng bằng rộng lớn: Xen kẽ giữa các hố va chạm là những đồng bằng bằng phẳng, có thể là kết quả của hoạt động núi lửa cổ đại.
• Các vách đá dốc (rupes): Đây là những vách đá khổng lồ, cao tới vài kilomet và dài hàng trăm kilomet, được hình thành do sự co lại của hành tinh khi lõi của nó nguội đi.
• Bồn địa Caloris: Đây là một trong những hố va chạm lớn nhất trong hệ Mặt Trời, có đường kính khoảng 1.550 km, được tạo ra bởi một vụ va chạm thiên thạch khổng lồ.

Sao Thủy có cấu trúc bên trong phân lớp rõ ràng

Sao Thủy có cấu trúc bên trong phân lớp rõ ràng:

• Vỏ (Crust): Lớp ngoài cùng, được cấu tạo chủ yếu từ đá silicat, có độ dày ước tính từ 100-300 km.
• Manti (Mantle): Nằm dưới vỏ, dày khoảng 600 km, cũng được cấu tạo từ silicat.
• Lõi (Core): Đây là phần đặc biệt nhất của sao Thủy. Lõi của nó cực kỳ lớn, chiếm khoảng 85% bán kính hành tinh và khoảng 60% tổng khối lượng. Phần lớn lõi được cho là làm từ sắt, các dữ liệu từ MESSENGER cho thấy lõi có thể chứa cả một phần lỏng bên ngoài và một lõi rắn bên trong, tương tự như Trái Đất. Sự hiện diện của từ trường yếu của sao Thủy cho thấy một phần lõi của nó vẫn còn lỏng và đang chuyển động.

Sao Thủy không có một bầu khí quyển đáng kể. Thay vào đó, nó có một ngoại quyển cực kỳ mỏng, được tạo thành từ các nguyên tử thoát ra từ bề mặt do gió Mặt Trời, các tác động của vi thiên thạch và sự bốc hơi của vật chất. Các nguyên tố chính trong ngoại quyển bao gồm oxy, natri, hydro, heli và kali. Do không có khí quyển dày để giữ nhiệt nên nhiệt độ trên bề mặt sao Thủy dao động rất cực đoan giữa ngày và đêm.

Bên cạnh đó, do ngoại quyển quá mỏng nên áp suất khí quyển gần như bằng không (~10⁻¹⁴ atm), điều này khiến môi trường sao Thủy gần giống như một không gian vũ trụ trống rỗng.

• Nhật thực kép: Do quỹ đạo elip và chu kỳ tự quay chậm, tại một số điểm trên sao Thủy, Mặt Trời có thể mọc, lặn một chút, rồi lại mọc lên một lần nữa trước khi thực sự lặn hẳn. Điều này tạo ra một "nhật thực kép" hoặc "mặt trời kép" kéo dài.
• Băng nước ở các cực: Mặc dù ở gần Mặt Trời nhưng các hố va chạm sâu ở các cực của sao Thủy không bao giờ nhận được ánh sáng Mặt Trời trực tiếp. Nhiệt độ trong những vùng này luôn duy trì dưới 0∘C khiến băng nước tồn tại vĩnh viễn. Sự tồn tại của băng nước này đã được xác nhận bởi tàu MESSENGER.

• Biên độ nhiệt cực lớn: Nhiệt độ ban ngày có thể lên tới 430∘C (đủ để làm tan chảy chì), trong khi ban đêm nhiệt độ giảm xuống -180∘C. Đây là biên độ nhiệt lớn nhất trong hệ Mặt Trời.
• Không có mùa: Do trục quay của sao Thủy chỉ nghiêng rất ít so với mặt phẳng quỹ đạo (chỉ khoảng 0,034 độ) nên sao Thủy không có các mùa rõ rệt như Trái Đất.

Sao Thủy là một trong hai hành tinh trong hệ Mặt Trời (cùng với sao Kim) không có bất kỳ vệ tinh tự nhiên nào. Việc thiếu vệ tinh có thể là do lực hấp dẫn mạnh mẽ của Mặt Trời ở khoảng cách gần như vậy, khiến cho bất kỳ vật thể nào có quỹ đạo xung quanh sao Thủy cũng dễ dàng bị Mặt Trời kéo ra hoặc bị Mặt Trời hút vào.

Tương tự, sao Thủy cũng không có hệ thống vành đai nào. Vành đai thường hình thành từ các mảnh vụn của vệ tinh hoặc các vật thể bị phá vỡ do lực hấp dẫn của hành tinh. Với việc không có vệ tinh và vị trí gần Mặt Trời, khả năng hình thành và duy trì vành đai của sao Thủy là rất thấp.

Sao Thủy nổi bật so với các hành tinh đá khác bởi kích thước nhỏ bé, sự thiếu vắng khí quyển và biên độ nhiệt độ cực đoan. Trong khi Trái Đất và sao Hỏa có khả năng duy trì nước ở dạng lỏng trên bề mặt (từng tồn tại ở sao Hỏa) thì sao Thủy hoàn toàn khô cằn. Sao Kim có khí quyển dày đặc và hiệu ứng nhà kính runaway, tạo ra một môi trường cực kỳ nóng và áp suất cao, hoàn toàn khác biệt với sự khắc nghiệt nhưng "trống rỗng" của sao Thủy.

Sao Thủy với các hành tinh đá khác

Sao Thủy có phải là hành tinh nóng nhất không?

➤ Không, sao Kim mới là hành tinh nóng nhất trong hệ Mặt Trời, với nhiệt độ bề mặt trung bình là 462∘C do hiệu ứng nhà kính cực mạnh từ khí quyển dày đặc của nó. Mặc dù sao Thủy gần Mặt Trời hơn nhưng sự thiếu khí quyển khiến nhiệt độ ban đêm của nó giảm xuống cực thấp.

Có sự sống trên sao Thủy không?

➤ Với điều kiện khắc nghiệt về nhiệt độ, bức xạ và sự thiếu vắng khí quyển, khả năng tồn tại sự sống trên sao Thủy là cực kỳ thấp.

Tại sao sao Thủy không có vệ tinh?

➤ Vị trí quá gần Mặt Trời và lực hấp dẫn mạnh mẽ của Mặt Trời có thể là lý do chính khiến sao Thủy không thể giữ được bất kỳ vệ tinh tự nhiên nào trong quỹ đạo của nó.

Khi nào thì sao Thủy có thể quan sát được rõ nhất từ Trái Đất?

➤ Sao Thủy thường được quan sát tốt nhất vào lúc chạng vạng, ngay sau khi Mặt Trời lặn hoặc ngay trước khi Mặt Trời mọc, khi nó ở vị trí lớn nhất của góc giãn dài so với Mặt Trời.

Sao Thủy, hành tinh nhỏ bé và gần Mặt Trời nhất luôn là một đối tượng nghiên cứu hấp dẫn đối với các nhà khoa học. Mặc dù sở hữu những đặc điểm khắc nghiệt, từ nhiệt độ dao động cực đoan đến bề mặt đầy hố va chạm nhưng những sứ mệnh không gian như MESSENGER và BepiColombo đã và đang tiếp tục hé lộ những bí ẩn về cấu tạo, lịch sử hình thành và các hiện tượng thiên văn độc đáo của nó.

Việc tìm hiểu sao Thủy không chỉ giúp chúng ta hiểu rõ hơn về hành tinh này mà còn cung cấp những manh mối quý giá về sự hình thành và tiến hóa của toàn bộ hệ Mặt Trời. Với những khám phá mới đang chờ đợi, sao Thủy chắc chắn sẽ tiếp tục là nguồn cảm hứng bất tận cho khoa học vũ trụ trong tương lai.