تيتان هو القمر الوحيد التابع لكوكب زحل الذي ينافس أقمار جاليليو التابعة لكوكب المشتري من حيث الحجم (حيث إن قطره يبلغ 5150 كيلومترًا). وقد أظهرت مركبة الفضاء «فويدجر» هذا القمر في هيئة كرة برتقالية ضبابية؛ لأنه - من بين كل الأقمار - يمتلك غلافا جويا كثيفًا. ويحتوي هذا الغلاف الجوي على %97 نيتروجين، لكن السبب في عتامته الميثان، إضافة إلى مشتقاته الكيميائية الضوئية التي تحول طبقة الستراتوسفير إلى دخان ضبابي معتم. ويمتلك هذا القمر قشرة ودثارًا مكونين من الجليد (أغلبه جليد مائي)، ويشغلان الثلث الخارجي من نصف قطر القمر، ويعلوان لبا صخريًا. وربما يوجد لب داخلي حديدي، وفي هذه الحالة من المفترض أن تكون قاعدة الدثار الجليدي أكثر عمقًا لتعادل متوسط الكثافة العامة. وفترة دوران تيتان حول محوره تتأثر بالرياح الموسمية؛ ما يبين لنا أن الغلاف الصخري لا بد أن يكون مفصولاً عن المحتوى الداخلي، والأرجح أن الحاجز الفاصل بينهما هو محيط داخلي يكون في أغلبه ماء، أو مزيجًا من الماء والأمونيا (الذي يمكن أن يظل سائلا في درجة حرارة أقل بشكل ملحوظ مقارنة بالماء النقي). ومعظم النماذج تعتبره طبقة «ضمن» الدثار الجليدي وليس على قمة الصخر الداخلي مباشرة.

وقد تعاملت بعثة «كاسيني» مع مشكلة التعرف على طبيعة سطح تيتان بثلاث طرق؛ فقد حصلت على صور مشوشة لكن مقبولة لسطح هذا القمر في نطاقات ضيقة من الأشعة تحت الحمراء القريبة؛ حيث يكون الدخان الضبابي أقل قتامة، واستخدمت رادار تصوير مثل مسبار «ماجلان» المرسل لكوكب الزهرة لرؤية السطح بصرف النظر عن السحب، وحملت مسبارًا يُطلق عليه «هايجنز» التقط صورًا من أسفل السحب خلال الهبوط المظلي إلى السطح. والعمليات الجيولوجية التي تتم في سطح تيتان التي أظهرتها هذه المجموعة من طرق التصوير تُشبه إلى حد بعيد الكثير من العمليات التي تحدث على كوكب الأرض؛ فالقشرة تتكون في الأساس من جليد مائي يتسم بالصلابة الشديدة، ويشبه الصخر في سلوكه في بيئة سطح تيتان التي تصل درجة حرارتها إلى 180 درجة تحت الصفر. واستقر المسبار «هايجنز» بالقرب من خط الاستواء على سهل رملي يتناثر عليه الحصى؛ كان أشبه بكوكب المريخ باستثناء أن الرمل والحصى كليهما كانا مكونين من الجليد من الوارد أن تكون الريح قد عصفت بالرمل. وتظهر صور الرادار حقولاً شاسعة من كثبان رمل عصفت بها الريح إلى أجزاء أخرى من القمر، لكن لا بد أن يكون الحصى قد نقل عن طريق سائل متدفق، أغلب الظن أنه ميثان CH₄ أو إيثان C₂H₆، وذلك في ضوء تركيب الغلاف الجوي للقمر ودرجة حرارة سطحه. وخلال هبوط المسبار هايجنز، التقط صورًا لقنوات تصريف متفرعة بالقرب من موقع الهبوط، ويكشف التصوير الراداري أنظمة أودية معقدة في العديد من المناطق الأخرى تبدأ في المرتفعات التي تكون فيها قاعدة القشرة الجليدية مكشوفة، وتصب في أحواض منخفضة تتراكم فيها الرواسب. أهم من ذلك أن المسبار عثر على بحيرات من الميثان السائل المختلط بالإيثان بالقرب من كلا القطبين (انظر الشكل رقم 4-5). وبعض قيعان البحيرات كانت جافة، وبعضها الآخر كانت له حواف ضحلة أو سبخية، ومن المحتمل أنها تتنوع موسميًا. ومن الواضح أن تيتان نشط جيولوجيا؛ فقد تم التعرُّف على بضع فوهات صدمية متآكلة بشدة، ويشتبه في وجود بعض مواقع «براكين جليدية»؛ حيث تثور «الماجما» الجليدية بدلا من تدفقات الحمم البركانية الأرضية.

شكل 4-5: فسيفساء لصور رادارية التقطتها بعثة «كاسيني» تغطي مساحة قدرها 1100 كيلومتر بالقرب من القطب الشمالي للقمر تيتان. والمناطق الداكنة هي بحيرات يتجاوز حجم أكبرها 100 ألف كيلومتر مربع، وهي أكبر20% من بحيرة سوبيريور في أمريكا الشمالية. ويمكن رؤية قنوات تصريف متفرعة تغذي تلك البحيرات. وقد تم إضافة خطوط الطول، والمناطق الخاوية لم يتم تصويرها.

غير معلوم إلى أي مدى تسهم البراكين الجليدية والعمليات التكتونية في نحت وإعادة تجديد سطح القمر تيتان، بيد أنه من الواضح أنَّ تآكل القاعدة (وهي الجليد في هذه الحالة بالطبع) متبوعا بنقل وترسيب الرواسب هما العاملان المؤثران الرئيسيان في هذا الشأن. والمطر الذي يسقط على القمر تيتان لا بد أن يكون محتويا على قطيرات من الميثان الذي يتخلل السطح، كما هو الحال مع سقوط الأمطار على كوكب الأرض، ويغذي ينابيع تملأ جداول وأنهارًا به. ومن غير المعروف على سبيل اليقين مدى قدرة الميثان على التفاعل كيميائيا مع «القاعدة» الجليدية، ومدى قدرته النحتية ومعدل تبخّره مرة أخرى مع إلى الغلاف الجوي، والمدة التي يظل خلالها هناك قبل أن يتساقط مطرًا مرة أخرى. وكل هذه لا بد أن تكون عوامل في دورة ميثان تشبه دورة الماء على سطح كوكبنا الأرضي. ومنذ وقت طويل، كان بكوكب المريخ هطول أمطار وأنهار وبحيرات، لكن القمر تيتان هو المكان الوحيد بخلاف كوكب الأرض الذي تحدث فيه هذه الأشياء اليوم. في يوم ما، سوف نرسل مسبارًا آخر لاستكشاف القمر تيتان على نحو أكثر دقة، وربما تشتمل الرحلة حينها على منطاد ينجرف أسفل الدخان الضبابي بقابلية متنوعة للطفو؛ بحيث يستطيع أن يهبط في أماكن مثيرة للاهتمام. ومثل هذه البعثة يمكن أن تأخذ عينات من سائل بحيرة من بحيرات هذا القمر، وتحصل على صور للموجات التي تتكسر على شاطئ شديد الغرابة.