К моменту первой встречи человечества с ближайшей к Солнцу планетой Солнечной системы, когда космический зонд Маринер-10 прошел в 700 километрах от Меркурия 29 марта 1974 года, миссии на наших других планетарных соседях продолжались уже более десятилетия. Всего Советским Союзом и Соединенными Штатами было произведено более четырех десятков миссий на Марс и Венеру, и из них 17 были успешными.

Посещение Меркурия было связано с определенными сложностями: чем планета ближе к Солнцу, тем более мощные гравитационные силы должен преодолеть космический аппарат, чтобы изменить свою траекторию и скорость. Поэтому отправить космический корабль на Марс легче, чем на Венеру. Отправка зонда на Меркурий требует больше топлива, чем отправка его во внешние пределы Солнечной системы.

Маринер-10 также был первой миссией, посетившей две планеты. Космический аппарат использовал Венеру для совершения вспомогательного гравитационного маневра, который теперь является стандартной частью межпланетных полетов. Также во время миссии впервые был использован экспериментальный высокочастотный передатчик «Х-диапазона».

Маринер-10 был построен в форме восьмиугольного корпуса 1,4 метра в поперечнике и глубиной 4,5 метра, с восемью отдельными отсеками для электроники, оборудованными тепловой защитой. Зонд был оснащен только двумя солнечными батареями, в отличие от аппаратов остальной серии Маринер, у которых их было четыре. Аппарат имел два реактивных двигателя для стабилизации корабля на трех осях и 29 килограмм жидкого топлива для их питания. Все вместе весило около 500 килограмм.

Вскоре после запуска 3 ноября 1973 года Маринер-10 развернулся, чтобы сфотографировать Землю и Луну. Цель этой манипуляции состояла в том, чтобы откалибровать телевизионные камеры в рамках подготовки к основной миссии. Маринер-10 был первым космическим аппаратом, способным передавать цифровые данные цветного изображения высокого разрешения.

Путешествуя со скоростью около 38 600 км/ч, Маринер-10 достиг первой цели миссии через три месяца. Космический аппарат 5 февраля 1974 года пролетел на расстоянии 5 631,5 километров от поверхности Венеры. Находясь в непосредственной близости от Венеры, Маринер-10 сделал около 4 000 изображений и выполнил несколько важных научных наблюдений, несмотря на возникшие серьезные технические неполадки.

В то время как Венера кажется безликой в нормальном свете из-за своего облачного покрова, ультрафиолетовые фильтры камер Маринер-10 показали гораздо более динамичную атмосферу. Мраморный вид атмосферы планеты показывает места, где больше или меньше поглощается ультрафиолетовое излучение.

Основываясь на наблюдениях с Земли ученые ожидали увидеть пятнистую поверхность атмосферы, но данные, переданные Маринер-10, были для большинства исследователей сюрпризом, что привело в последствии к большой теоретической работе по обоснованию причин этого явления. Эта загадка не решена и по сегодняшний день. Гравитационное поле Венеры сначала замедлило скорость Маринер-10 примерно до 16 000 км/ч, а затем выбросило его на новую траекторию к Меркурию.

Примерно через пять недель, 23 марта, Маринер-10 начал передавать снимки Меркурия. Сначала, с расстояния 5,3 миллионов километров, изображения были немного лучше, чем те, которые можно было наблюдать через телескоп на Земле. Но они неуклонно улучшались. К тому времени, когда Маринер-10 находился в пределах 3,5 миллионов километров от Меркурия, изображения, полученные на Земле, показали, каков характер поверхности планеты, дав ученым представление о том, что она содержит кратеры, похожие на лунные.

Работа Маринер-10 приобрела высокую интенсивность 28 марта, снимки производились каждые 42 секунды, а 29 марта аппарат приблизился к планете, пролетев в пределах 705 километров от поверхности. Пролет происходил над темной стороной планеты, поэтому не осталось никаких пригодных для использования фотографий, но зонд присылал высококачественные изображения и до и после этого события. Он продолжал снимать и отправлять фотографии до 3 апреля, когда находился на расстоянии уже более 3,5 миллионов километров от Меркурия.

Всего было сделано и передало более 2 000 фотографий, которые были получены на станциях слежения в Deep Space Network в Голдстоуне, штат Калифорния, Tidbinbilla, Австралия, и Мадриде, Испания. Из наблюдений Маринер-10, отправленных на Землю, ученые узнали, что Меркурий плотный, и имеет магнитное поле, которое примерно в сто раз слабее земного.

Снимки Меркурия показали планету, очень похожую на Луну - на самом деле планета всего в 1,4 раза больше по диаметру чем спутник Земли, хотя имеет массу в 4,6 раза больше. Поверхность Меркурия - бесплодный ландшафт бассейнов, кратеров, уступов, хребтов и равнин. Вскоре после того, как Маринер-10 исчерпал все топливо, NASA отключило его передатчик 24 марта 1975 года. Это была бы последняя миссия по программе NASA Маринер. Прошло почти 33 года, прежде чем следующая миссия посетила Меркурий, прибыв к планете в 2008 году.