第二颗拥有实质性大气层的卫星，其中大部分是氮，还有少量的甲烷和一氧化碳，卫星表面气压约为14微巴。1989年，旅行者2号在这片薄薄的大气层中观测到了类似云和雾的形态。海卫一是太阳系中最寒冷的天体之一，表面温度仅有约零下235.2°C，覆盖有氮气、甲烷、二氧化碳和挥发性的冰，几何反照率很高，超过70%；球面反照率更高，达90%。海卫一的表面有大规模的南极冠，有地堑和陡坎纵横穿插的古老陨石坑平原，以及类似于冰火山内生过程形成的年代较近的地表特征。旅行者2号的观测发现，受到太阳加热的极冠中存在多处活动的间歇泉，其