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华枫他们知道卡西尼-惠更斯号已在2004年7月1日到达土星，并且开始使用雷达测量土卫六表面地形的工作；卡西尼探测器在2004年11月26日飞跃到土卫六上方并且拍摂下很多高分辨率的土卫六表面图像，展现了人眼从来没有见过的明暗斑块。
卡西尼号在2004年12月25日圣诞节释放出了惠更斯号，惠更斯号在2005年1月14日进入土卫六大气层进行详细探测。惠更斯号探测器可在土卫六的大气中烧毁前将相关数据发回。
2007年12月，卡西尼轨道探测器在靠近土卫六的第38次飞行中看到“安大略卫星湖”,但当时还不能确认其为液态。
随着“安大略卫星湖”的突破性发现,专家认为,土卫六其他地区众多与“安大略卫星湖”相似的“坑”也可能是湖泊。
2009年12月美国宇航局证实，土卫六“泰坦”地表上存在着液体。
“卡西尼号”太空探测器捕捉到由土卫六表面湖泊所反射的太阳光线。这一发现，证实了土卫六表面存在液体的说法。
科学家们由此认为，土卫六表面一些地区应该分布着许多大型湖泊状盆地，就是在这些地区存在液体。 土卫六是土星最大的卫星，与地球有许多相似之处，也正是这一点引起了科学家们的极大兴趣。近20年来，科学家们已经建立了关于土卫六的完整理论。
他们认为，土卫六表面存在液烃(NGLs) 海洋或湖泊。土卫六也被认为是太阳系中除地球之外唯一存在液体的行星状天体。虽然“卡西尼号”传回的数据并不能证明其表面存在巨大的海洋，但是它却明显透露了这样一讯息，即土卫六两极附近地区存在大型湖泊。
自从“卡西尼”号探测器在2004年开始环绕土卫六运转后，科学家们一直在寻找“镜面反射”现象。但是，土卫六的北半球一直处在冬季的黑暗之中，而科学家们认为北半球的湖泊比南半球多得多。
一直到2009年8月秋分时节，太阳的光线才逐渐开始直射到土卫六北半球的湖泊之上，此时也正是北半球春天的开始。
由于土卫六上空厚厚的大气层的干扰，土卫六表面所反射的太阳光大多数都被遮蔽。“卡西尼号”探测器也是在偶然间拍下了这张罕见的照片。照片拍摄于2009年7月8日。
美国宇航局与欧洲航天局合作的“惠更斯”号探测器在土卫六泰坦的沼气湖上漂流的景象。国家科学院7月6日公布的一份报告称，地外生物可能比专家之前预测的要奇怪得多。科学家需要考虑扩充有关地外生命特征的名单，包括所谓的“怪异”生命体，它们可以在地球生命无法存活在地方茁壮成长。
NASA于2019年6月27日宣布，如果一切按计划进行的话，“蜻蜓”号（D
ago
fly）将于2026年发射，航行8年后在泰坦上着陆，之后探测器会在这5150公里宽的卫星上巡航至少2.5年，期间进行24次飞行，总航程约180公里。这次任务的目标就是详细记录泰坦的化学成分。一些科学家认为，泰坦上的碳氢化合物海洋可能孕育着其独有的奇特生命形式。此外，由于泰坦的环境与早期地球的环境非常相似，所以此次任务的观测结果还可能有助于了解地球生命出现的化学过程。
土卫六上存在丰富的有机化合物和氮等元素，与地球早期生命形成时的环境相似。土卫六上的氰和烃在一定情况下可生成腈，再被星球上的水冰水解，生成羧酸和胺类物质，而这两者还可以生成具有重大意义的氨基酸。不过，土卫六上也存在制约生命存在的重要因素。一是温度过低，二是尚未发现液态水的存在，三是土卫六没有磁场保护，所以当它有时运行在土星的磁气层外时，便直接暴露在太阳风之下，辐射可能使生命无法存在。
科学家称，土星的卫星土卫六上巨大的碳氢化合物“冰山”湖可形成奇异生命形式。美国宇航局的研究人员表示，这一最新理论或许还能解释来自这颗卫星上的巨大湖泊和海洋的奇怪读数 。
土卫六表面的这个新湖泊覆盖面积有1.3万平方英里（3.4万平方公里），它位于土卫六南极位置，具有部分湖泊特征。自从“卡西尼”探测器2004年抵达土星体系，科学家就致力于研究土卫六极地附近甲烷湖泊的特征，该研究证实了大型寒冷的卫星也存在着甲烷雨。
科学家指出，这种新湖泊只是浅薄的沼泽地，但是观测数据显示当暴风雨来到时，湖泊将形成足够深、奔流向前的液体甲烷。前不久，美国约翰斯－霍普金斯大学应用物理实验室的行星科学家伊丽莎白－图特尔说：“土卫六表面的雷暴模型显示一次暴风雨便可形成数十厘米深的甲烷雨水。”美国宇航局戈达德太空研究协会研究小组成员托尼－德尔杰尼奥（To
y
DelGe
io）称，这项研究是证实土卫六表面存在液态甲烷的最直接证据。
图特尔说：“人们看到土卫六上空的这种云层非常类似于地球的云层，同时人们发现该区域表面有液体洪流的迹象。”德尔杰尼奥补充指出，“卡西尼”探测器科学家在此之前并未注意到这个新湖泊的形成，当时由于科学家们意识到该区域可能出现大雨，便投入更多的精力观测出现大雨的特征，忽视了土卫六表面形成新湖泊的迹象。
科学家非常兴奋这项研究发现揭示了土卫六的气候特征变化，当2004年“卡西尼”探测器抵达土星体系，正值土卫六南半球处于夏季，北半球处于冬季，暴风云主要聚集形成于土卫六南极地区。季节正接近于春分，这儿不再有任何南半球暴风。德尔杰尼奥说：“暴风雨主要集中在中纬度地区，偶尔会出现在低纬度地区。”
2008年，“卡西尼”探测器已完成了4年勘测任务，计划延长勘测时间至2010年。该探测器现运行状况健康正常，任务操作员希望今后进一步延长其工作寿命。
图特尔在约翰·霍普金斯大学实验室的同事拉尔夫－罗雷兹（Ralph Lo
