卡西尼号最重要的任务是对土卫六——泰坦的探测。卡西尼的可见光与近红外相机以及它的雷达设备都能穿透土卫六的浓雾。更重要的是，它携带的惠更斯号探测器于2005年成功地降落在泰坦表面，不但拍摄了卫星的全景照，还测量了它的大气成分、透明度、风速和温度。我们仿佛看到了科幻小说中描述的世界，这是一个与地球完全不同的异星世界。在泰坦的南极，有一个接近安大略湖大小的湖泊，完全由液态甲烷组成。雷达还发现了类似缅因州海岸，陡峭且多岩石的海岸线。惠更斯号探测器着陆的赤道平原却是连续绵延，此起彼伏的沙丘。
泰坦表面的液态有机物湖泊和海洋自然会引发人们的猜测：它们是否含有生命呢？但泰坦表面温度是零下180摄氏度，极其寒冷。在这种温度下，水基生化过程所需的那类化学反应是不大可能发生的。不过，如果我们发现真的有“外星”生物化学过程在甲烷中蓬勃进行，那将是一个非凡的历史性发现。
在卡罗琳看来，在土卫二上的发现毫无疑问是卡西尼的最大发现。土卫二是一颗个头只有泰坦十分之一的冰卫星。旅行者号此前已经揭示它表面存在赤裸且广阔的冰原。有关土卫二活动的第一条线索是在任务早期得到的，那是在2005年1月，科学家看到土卫二南极出现了一缕冰粒组成的羽状喷流。在拍到图像后，他们立即对公众开放，让互联网上的卡西尼粉丝们激动不已。此后不久，卡西尼号的其他仪器证实，羽状喷射物确实是存在的。卡西尼号的操作人员迅速做出反应，改变运行轨道，进行更仔细的观察。
我们现在知道，土卫二正受到土星潮汐力的扭曲和撕扯，这种潮汐能产生的热量足以在土卫二几千米厚的冰层下形成一个全球性海洋，海洋的深度在某些地方可能达到50千米。有超过100多个间歇泉从南极地区四个突起的断层中喷发出来，形成由微小冰粒和水蒸气组成的羽状喷流，喷流可以高达数百公里。羽状喷流中的大部分固体物质会落回表面，但一小部分飞得更远，形成土星弥散但庞大的E环。
卡西尼号多次飞过羽状喷流并分析了成份。照片中拍到的冰粒就在数小时前还是海洋中的水滴，我们在其中发现了某些大分子有机物和化合物，表明土卫二海洋中存在类似于地球海底热泉的水热活动。这些物质还意味着土卫二海洋的盐度与地球海洋盐度相当。蒸气的主要成分是水，但也含微量的简单有机化合物，以及二氧化碳和氨，这些成分不仅对维持生命非常重要，甚至也是生命起源的必备材料。
卡西尼号的研究结果清晰地指出土卫二存在一个可能具备生物活性的冰下环境。我们现在必须要面对一些尖锐的问题：这个小小的冰冻世界是否承载着我们太阳系的另一次生命起源？它的羽状喷流中存在生命的迹象吗？微生物会不会随着降雪落在它的表面？在太阳系中，没有哪个的天体像土卫二一样具备了孕育生命的一切条件，它是目前太阳系中最有希望、最可能找到生命的地方。很多科学家都沉迷于这种可能性，并积极计划，准备重返土卫二的任务。
从1990年项目启动，到今年9月最终戏剧性地结束，卡西尼号是人类60年地外探索史中最为重要的探测器之一。它围绕土星的历史性探索取得了巨大的成功，它让我们看到了土星行系统在运行过程中那些错综复杂的细节，它是如此的迷人，如此的与众不同。卡西尼号让我们更加深入地认识了塑造土星的力量，这些力量不仅构建了土星系统，也构建了我们的太阳系，甚至也是造就宇宙中其他恒星和行星系统的伟大力量。
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