張曉辰記得那時為了進一步探測土星和揭開土衛六的生命之謎，美國與歐空局聯合研製了價值連城的卡西尼號土星探測器。1997年10月15日這個探測器發射升空，開始為期7年的漫長旅途。它預計2004年飛臨附近空間，開展長達4年的環土星就近探測，並首次實現在土星的最大衛星土衛六上著陸，進行實地考察。
卡西尼號直徑約2.7米，總重達6噸，由軌道探測器和著陸器組成。其軌道探測器取名卡西尼號，裝有12種探測儀器；著陸器取名惠更斯號，裝有6臺科學儀器。為了加快奔向土星的飛行速度，卡西尼號於1998年4月飛掠金星，獲得第一次加速。隨後它繞太陽公轉一週，於1999年6月再次飛掠金星，獲得第二次加速。同年8月，它在地球附近飛過，獲得第三次加速。
之後，卡西尼號探測器將於2000年12月飛掠木星，得到最後一次加速。它定於2004年7月飛抵目的地與土星會合，進入環繞土星執行的軌道。同年11月，惠更斯號著陸器將脫離卡西尼號探測器飛向土衛六，穿過其雲層，在土衛六上軟著陸，然後將探測到的資料透過環土飛行的卡西尼號軌道器傳回地球。
卡西尼號進入環土星軌道後的任務是：環土星飛行74圈，就地考察土星大氣、大氣環流動態，並多次飛臨土星的多顆衛星，其中飛掠土衛六近旁45次，用雷達透過其雲氣層繪製土衛六表面結構圖，預計可發回近距離探測土星、土星環和土衛家族的影象50萬幀。
惠更斯號將成為第一個在一顆大行星的衛星上著陸的探測器。它將在2.5小時的降落過程中，用所帶儀器分析土衛六的大氣成分，測量風速和探測大氣層內的懸浮粒子，並在著陸後維持工作狀態1小時，揭示土衛六上是否有水冰凍結的海洋和是否存在某種形態的生命。它所收集到的資料和拍攝的影象透過卡西尼號探測器傳回地球。
圖特爾在約翰·霍普金斯大學實驗室的同事拉爾夫－羅雷茲raphorenz）並未直接涉及這項研究，他指出像這樣的研究將有助於人們理想地球氣候變化的特點。他在一封電子郵件中寫道：“土衛六大氣層擁有大量的甲烷潮溼氣體，因此在度過漫長的乾旱之後會出現強烈的暴風雨天氣。”
2014年10月31日，美國宇航局的卡西尼飛船在土星最大的衛星土衛六的高層大氣中發現了甲烷雲層。
戈達德空間飛行中心卡西尼專案科學家，有關這一發現的研究論文第一作者卡里·安德森(carrieanderson)表示：“甲烷雲層竟然能在土衛六大氣中如此高的高度上形成完全出乎意料。此前沒有人認為這是可能的。”
讓科學家們做出此項發現的是潮汐變形現象。土星的巨大引力會讓土衛六不斷髮生拉昇或擠壓變形。如果土衛六完全是由固態岩石組成的，那麼來自土星的引力會造成其地表隆起，形成所謂的“固體潮”，其高度應為3英尺(約合1米)左右。然而卡西尼號的實測資料顯示這一隆起高達30英尺(約合10米)。這一資料暗示土衛六這顆星球並非完全由固態的岩石物質組成。
起先科學家們並無把握卡西尼號能否探測到由土星引力引起的潮汐隆起。然而卡西尼探測器竟然做到了，它在2006年2月27日至2011年2月18日期間先後6次近距離飛越土衛六，在此期間對土衛六的重力場進行精確測量。這些重力場資料，加上美國宇航局深空網(dsn)的協助，最終精確地給出了土衛六表面潮汐隆起的大小數值。<iasar)來自美國宇航局噴氣推進實驗室(jp)，同時也是卡西尼專案組成員，她說：“我們進行了超高精度的測量工作，很幸運的是卡西尼號探測器和深空網天線之間保持了非常穩定的聯絡。土衛六在土星引潮力下形成的潮汐隆起，相比其它巨行星，如木星的一些衛星上所形成的潮汐隆起而言並不顯著。然而在缺乏實地鑽探條件的情況下，重力場資料已經是我們能夠獲知土衛六內部結構的最好方法了。”
要形成實測值大小的潮汐隆起效應，土衛六地下的海洋層不必很厚很深。一個位於其堅硬的可變形外殼和內部岩石地幔層之間的液態水層就可以讓土衛六在圍繞土星周圍執行時呈現如觀察值所反映的那種隆起或壓縮現象。由於土衛六地表主要是由水冰組成的，這在外太陽系衛星中十分常見，科學家們相信土衛六的海洋主要成分也應該是液態水。
在地球上，來自月球和太陽的引力作用會在地表海洋上引起潮汐。在開闊的海域，這一隆起數值可達2英尺(約60厘米)。來自月球和太陽的引力也會造成地殼中形成固體潮，其幅度約為20英寸(50厘米)。
在土衛六表面下方存在液態海洋這一點本身並不能構成這裡可能存在生命的結論。科學家們傾向於認為只有當液態水跟岩石之間存在直接接觸時生命才更有可能出現。而我們尚無法確認這一海洋的海底是否是由岩石構成的。
喬納森·魯寧(jonatunine)是美國康奈爾大學的卡西尼專案成員，他說：“土衛六地下存在液態水層的發現非常重要，因為我們希望能理解甲烷是如何被儲存在土衛六內部的，以及這些儲存的甲烷又是如何被釋放出來的。”他說：“這一點非常重要，因為土衛六所有的不同尋常之處都和豐富的甲烷含量有關，但是其大氣中的甲烷氣體早就應該在地質學意義上的短時間內被破壞了。”
圖特爾說：“人們看到土衛六上空的這種雲層非常類似於地球的雲層，同時人們發現該區域表面有液體洪流的跡象。”德爾傑尼奧補充指出，“卡西尼”探測器科學家在此之前並未注意到這個新湖泊的形成，當時由於科學家們意識到該區域可能出現大雨，便投入更多的精力觀測出現大雨的特徵，忽視了土衛六表面形成新湖泊的跡象。
科學家非常興奮這項研究發現揭示了土衛六的氣候特徵變化，當2004年“卡西尼”探測器抵達土星體系，正值土衛六南半球處於夏季，北半球處於冬季，暴風雲主要聚集形成於土衛六南極地區。季節正接近於春分，這兒不再有任何南半球暴風。德爾傑尼奧說：“暴風雨主要集中在中緯度地區，偶爾會出現在低緯度地區。”
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