Vào ngày 14 tháng 7 năm 2015, New Horizons đã tiến gần đến hành tinh lùn Pluto.
Chín năm sau khi phóng vào năm 2006, tàu vũ trụ đã trở thành sứ giả robot đầu tiên từ Trái đất khảo sát bí ẩn đóng băng này, bí ẩn đã khiến phần lớn sự tồn tại của loài người chìm trong bóng tối băng giá của Hệ Mặt trời bên ngoài.
Bây giờ, ba năm rưỡi sau, tàu thăm dò được thiết lập để bay qua mục tiêu thứ hai Ultima Thule, vào ngày đầu năm mới 2019. Nhưng chúng ta đã học được gì về mục tiêu ban đầu của nó trong khoảng thời gian kể từ lần bay qua đó?
Trong những thập kỷ sau khi phát hiện ra nó, Sao Diêm Vương chỉ còn là một đốm sáng nhỏ bé, ngay cả khi được kính viễn vọng lớn nhất thế giới nhìn thoáng qua.
Vào năm 2002-2003, Kính viễn vọng Không gian Hubble đã tạo ra bản đồ đầu tiên về bề mặt của nó, cung cấp những gợi ý trêu ngươi về một vật thể chắp vá.
Trước khi vụ nổ xảy ra, đã có suy đoán về sự tồn tại của núi lửa lạnh và các đặc điểm bề mặt tuyệt đẹp, mặc dù một số người có thể nghĩ rằng gợi ý này – như Patrick Moore có thể đã nói – hãy để trí tưởng tượng được tung hoành.
Sau khi bay ngang qua, có vẻ như cần nhiều trí tưởng tượng hơn.
Nổi bật trên bề mặt Sao Diêm Vương là đặc điểm sáng, hình trái tim được gọi là Tombaugh Regio, nơi New Horizons đã phát hiện ra bằng chứng về một số hoạt động địa chất ngoạn mục.
Thùy phía tây được hình thành bởi Sputnik Planitia, một lớp băng carbon-monoxide sáng, rộng lớn.
Nó có kích thước khoảng 1.050×800 km, khiến nó trở thành sông băng lớn nhất trong Hệ Mặt trời.
Ở phía nam, chúng tôi có những ngọn núi Hillary và Norgay Montes. Norgay Montes cao khoảng 3,4km và phần lớn được làm từ băng nước.
Có bằng chứng về dòng chảy băng ở đây và gợi ý về các cấu trúc giống như hồ đóng băng.
Khung cảnh nhìn từ đỉnh của những ngọn núi này có thể sẽ khá ngoạn mục.
Hình ảnh độ phân giải cao của Sputnik Planitia cho thấy nó được hình thành từ các tế bào đối lưu đa giác.
Người ta cho rằng băng nitơ và carbon-monoxide được làm ấm bằng cách tỏa nhiệt từ bên trong các tế bào, và lớp băng này sau đó sẽ chảy xuống các tầng thấp hơn.
Các hố nhỏ nằm trong băng có thể là kết quả của sự thăng hoa của nitơ-băng.
Không có miệng núi lửa nào trên bề mặt ở đây và điều này đã khiến các nhà khoa học kết luận rằng phần bề mặt này của Sao Diêm Vương phải có tuổi đời dưới 10 triệu năm. Rõ ràng, Sao Diêm Vương vẫn đang hoạt động địa chất.
Các khu vực quan tâm khác bao gồm địa hình cổ xưa tối tăm như Cthulhu Regio hình cá voi: màu đỏ sẫm của nó là do sự hiện diện của các hydrocacbon phức tạp gọi là tholin.
Việc tạo miệng hố trên phần bề mặt này cho thấy nó đã vài tỷ năm tuổi, chắc chắn là già hơn nhiều so với Sputnik Planitia.
Dữ liệu của New Horizons cung cấp hai ứng cử viên khả dĩ cho thuyết núi lửa lạnh: Wright Mons và Piccard Mons.
Hai đặc điểm này là những vật thể cao nhất trên bề mặt Sao Diêm Vương, đạt độ cao 4km.
Một loạt các mảng tối không đều trên đường xích đạo tạo thành vùng Brass Knuckles.
Các mảng tối được ngăn cách bởi những ngọn núi sáng phủ đầy băng, bản thân chúng chứa những hẻm núi và thung lũng sâu.
Dường như không có chỗ buồn tẻ nào trên bề mặt Sao Diêm Vương!
Từ lâu, người ta đã nghĩ rằng bầu khí quyển của Sao Diêm Vương sẽ rất thú vị.
Do quỹ đạo khá hình elip của nó, sự đồng thuận chung là bầu khí quyển sẽ đóng băng trên bề mặt khi Sao Diêm Vương di chuyển ra xa Mặt trời hơn.
Tuy nhiên, các nhà khoa học hiện tin rằng Sao Diêm Vương có thể có bầu khí quyển trong hầu hết, nếu không muốn nói là tất cả, trong một năm dài của nó.
Sao Diêm Vương có trục nghiêng đáng kể khoảng 120°, vì vậy khi nó quay quanh Mặt trời, một cực được giữ trong bóng tối trong khi cực kia nằm dưới ánh sáng mặt trời trực tiếp.
New Horizons đã tiết lộ rằng khí mê-tan và nitơ được phân phối trên khắp bề mặt.
Điều này có nghĩa là có thể có đủ băng để thăng hoa và giữ cho bầu khí quyển không bị ngưng tụ hoàn toàn trên bề mặt.
Điều này không có nghĩa là bầu không khí tĩnh: thực sự nó năng động hơn nhiều so với chúng ta nghĩ.
Trong lịch sử lâu dài của Sao Diêm Vương, những thay đổi về độ nghiêng của trục có nghĩa là có thể đã có lúc bầu khí quyển dày đặc hơn nhiều so với hiện tại.
Có ý kiến cho rằng bầu khí quyển thậm chí có thể trở nên đủ đậm đặc để cho phép tồn tại các hồ nitơ lỏng trên Sao Diêm Vương.
Sau khi New Horizons tiếp cận gần nhất, Thiết bị chụp ảnh trinh sát tầm xa của nó bắt đầu quan sát hành tinh lùn và nó đã phát hiện ra một điều đáng ngạc nhiên: xung quanh Sao Diêm Vương là một đám mây khí quyển đáng chú ý.
Thật bất ngờ, đám sương mù này dường như bao gồm nhiều lớp khác nhau.
Nó được cho là do sự tương tác của bầu khí quyển Sao Diêm Vương với ánh sáng mặt trời.
Mặc dù Mặt trời yếu từ khoảng cách xa này, nhưng nó vẫn đủ để phá vỡ khí mê-tan ở tầng trên của khí quyển, cho phép hình thành các hydrocacbon phức tạp hơn.
Những thứ này từ từ rơi xuống độ cao lạnh hơn, thấp hơn, tạo thành sương mù.
Các tia cực tím của Mặt trời biến chúng thành các hợp chất gọi là tholin, hợp chất chịu trách nhiệm tạo ra màu sẫm trên bề mặt Sao Diêm Vương.
Tuy nhiên, đây là một bức tranh chung; các chi tiết chính xác vẫn chưa được xác định.
Không còn nghi ngờ gì nữa, có một sự tương tác phức tạp giữa bầu khí quyển và bề mặt, tạo ra địa hình ấn tượng mà chúng ta đã thấy.
Nếu bất cứ điều gì, New Horizons đã tiết lộ bầu khí quyển của Sao Diêm Vương cũng hấp dẫn và phức tạp như hành tinh mà nó bao phủ.
Sao Diêm Vương không lang thang một mình trong không gian: nó được đồng hành bởi năm vệ tinh Charon, Nix, Kerberos, Hydra và Styx.
Charon nặng khoảng 1/8 khối lượng Sao Diêm Vương, và kết quả là cặp đôi này bị khóa thủy triều, có nghĩa là chúng luôn xuất hiện cùng một khuôn mặt với nhau khi di chuyển quanh Mặt trời.
Không giống như Mặt trăng của chúng ta, Charon không mọc lên và lặn trên bề mặt Sao Diêm Vương, nó vẫn cố định trên bầu trời đen.
New Horizons đã khảo sát Charon và kết quả một lần nữa thách thức sự mong đợi của các nhà khoa học hành tinh.
Thay vì một thế giới chết chóc, đầy miệng núi lửa, con tàu vũ trụ đã tìm thấy một bề mặt thú vị không kém gì bề mặt của Sao Diêm Vương.
Charon có một chỏm cực bắc màu đỏ sẫm, và đây có lẽ là vật chất đã thoát ra khỏi bầu khí quyển của Sao Diêm Vương.
Chạy dọc theo đường xích đạo của nó là một hệ thống hẻm núi rộng lớn có chiều dài gần 1.600km. Điều gì có thể đã gây ra vết nứt lớn này?
Tên từ khoa học viễn tưởng được đặt cho các tính năng ở đây và Vulcan Planum được đặt tên một cách khéo léo, như ông Spock sẽ nói, thật hấp dẫn.
Đáng ngạc nhiên là có rất ít miệng núi lửa trên đồng bằng này, điều này cho thấy rằng một số loại tái tạo bề mặt đã diễn ra; các dấu vân tay của cryovolcanism trong hành động.
New Horizons cũng có thể chụp ảnh các vệ tinh khác, mặc dù Nix là vệ tinh duy nhất đủ gần để hiển thị các chi tiết bề mặt thú vị.
Tàu vũ trụ cho thấy một mảng màu đỏ trên bề mặt tương tự như màu tối được tìm thấy trên Sao Diêm Vương và Charon.
Mặc dù chuyến bay ngang qua Sao Diêm Vương đã trôi qua từ lâu, nhưng Chân trời mới còn lâu mới kết thúc.
Nhiệm vụ đã thành công ngoạn mục và nó đã biến một vật thể từng chỉ là một đốm sáng trên tấm ảnh thành một thế giới phức tạp và đa dạng.
Việc phát hiện ra các ngọn núi và các tảng băng rõ ràng cho thấy rằng ngay cả ở đây, ở các điểm cực đóng băng của Hệ Mặt trời, hoạt động địa chất vẫn diễn ra khá phổ biến.
Giống như các vệ tinh của Sao Mộc và Sao Thổ, Sao Diêm Vương và Charon nhắc nhở chúng ta rằng chúng ta đã sai khi coi chúng là những thế giới chết chóc, không có không khí.
Không còn nghi ngờ gì nữa, trong những năm tới, thế hệ các nhà khoa học hành tinh tiếp theo sẽ sử dụng dữ liệu từ Chân trời mới để xây dựng các mô hình mới về những kẻ lang thang xa xôi này.
Trong bức tranh lớn hơn, chúng sẽ giúp hiểu rõ hơn về Hệ Mặt trời sơ khai.
Tôi sẽ tưởng tượng sẽ có nhiều điều bất ngờ hơn trong cửa hàng khi câu chuyện về Sao Diêm Vương bắt đầu sang một chương mới.
Bài viết này ban đầu được đăng trên BBC Sky at Night Magazine, tháng 4 năm 2017