Titan (satelit)
Di atmosfer Titan terdapat lapisan kabut buram yang menghalangi cahaya dari Matahari dan sumber lain yang membuat kenampakan permukaan Titan tampak kabur. Atmosfer Titan juga tampak buram dalam berbagai panjang gelombang dan spektrum reflektansi permukaan sulit didapat dari orbit. Baru setelah tibanya misi "Cassini-Huygens" pada tahun 2004 citra langsung permukaan Titan dapat diperoleh.
Komposisi atmosfer di stratosfer meliputi 98.4% nitrogen dengan 1.6% sisanya terdiri dari metana (1.4%) dan hidrogen (0.1-0.2%). Terdapat jejak unsur hidrokarbon lain seperti etana, diasetilena, metilasetilena, asetilena, dan propana, dan gas lain, seperti sianoasetilena, hidrogen sianida, karbon dioksida, karbon monoksida, sianogen, argon dan helium. Sinar ultraviolet Matahari memecahkan metana dan
reaksi ini membentuk hidrokarbon di atmosfer atas Titan, sehingga menghasilkan kabut jingga yang tebal. Titan menghabiskan 95% waktunya dalam magnetosfer Saturnus, yang membantu melindungi Titan dari angin matahari.
Energi dari Matahari seharusnya telah mengubah semua jejak metana di atmosfer Titan menjadi hidrokarbon yang lebih kompleks dalam 50 juta tahun- waktu yang singkat bila dibandingkan dengan usia Tata Surya. Hal ini menunjukkan bahwa metana seharusnya diisi ulang dari Titan sendiri. Metana di atmosfer Titan mungkin berasal dari bagian dalamnya, yang dilepaskan keluar melalui letusan kriovolkano.
Pada 3 April 2013, NASA melamporkan bahwa bahan kimia organik mungkin muncul di Titan berdasarkan penelitian yang menyimulasi atmosfer Titan. Kemudian, pada 6 Juni 2013, ilmuwan di Institut Astrofisika Andalusia melaporkan pelacakan hidrokarbon aromatik polisiklik di atmosfer atas Titan.
Suhu permukaan Titan tercatat sebesar. Pada suhu ini, es air memiliki tekanan uap yang sangat rendah, sehingga atmosfer hampir terbebas dari uap air. Titan hanya mendapat sekitar 1% dari jumlah sinar matahari yang didapat Bumi.
Metana atmosfer menghasilkan efek rumah kaca di permukaan Titan, dan tanpa hal tersebut Titan akan jauh lebih dingin. Sebaliknya, kabut di atmosfer Titan mengakibatkan efek anti-rumah kaca dengan memantulkan kembali cahaya matahari ke angkasa dan membatalkan sebagian dari pemanasan efek rumah kaca sehingga permukaannya lebih dingin daripada atmosfer atas.
Awan Titan, yang kemungkinan terdiri dari metana, etana, atau bahan organik sederhana lainnya, tersebar dan beragam. Penemuan oleh wahana "Huygens" menunjukkan bahwa atmosfer Titan secara periodik menghujani metana cair dan senyawa organik lain ke permukaannya.
Awan biasanya meliputi 1% piringan Titan, meskipun kadang-kadang awan dengan cepat meluas hingga meliputi 8%. Menurut salah satu hipotesis, awan selatan terbentuk ketika peningkatan sinar matahari selama musim panas menyebabkan konveksi. Permasalahan menjadi semakin rumit karena pembentukan awan tidak hanya diamati selama titik balik matahari setelah musim panas, namun juga
selama pertengahan musim semi. Meningkatnya kelembaban metana di kutub selatan kemungkinan mengakibatkan perluasan awan yang cepat. Belahan selatan Titan mengalami musim panas hingga tahun 2010, ketika orbit Saturnus membuat belahan utara Titan terpapar sinar matahari. Ketika musim berganti, diperkirakan etana akan mulai berkondensasi di kutub selatan.
Permukaan Titan dideskripsikan "kompleks, diproses cairan, [dan] secara geologis muda." Titan sudah ada semenjak masa pembentukan Tata Surya, tetapi permukaannya lebih muda, dengan usia antara 100 juta hingga 1 miliar tahun. Proses geologis mungkin telah membentuk kembali permukaan Titan. Atmosfer Titan dua kali lebih tebal dari Bumi, sehingga sulit bagi alat-alat
astronomi untuk mengambil citra permukaannya dalam spektrum cahaya tampak. Wahana "Cassini" menggunakan alat inframerah, altimetri radar, dan radar apertur sintetis (SAR) untuk memetakan Titan selama terbang dekat. Citra pertama menunjukkan geologi yang beragam, dengan wilayah yang kasar dan halus. Terdapat kenampakan yang tampaknya disebabkan oleh aktivitas kriovolkano, yang kemungkinan
merupakan air berhulu yang tercampur dengan amonia. Terdapat pula beberapa kenampakan bergaris-garis yang beberapa di antaranya panjangnya mencapai ratusan kilometer dan tampaknya disebabkan oleh partikel yang tertiup angin. Penelitian juga telah menunjukkan bahwa permukaan Titan relatif halus; beberapa objek yang tampaknya merupakan kawah tubrukan tampaknya telah
diisi, kemungkinan oleh hujan hidrokarbon atau volkano. Altimetri radar menunjukkan bahwa variasi ketinggian Titan rendah, biasanya tidak lebih dari 150 meter. Namun, perubahan ketinggian hingga 500 meter telah ditemukan dan Titan memiliki pegunungan yang tingginya antara beberapa ratus meter hingga 1 kilometer.
Permukaan Titan dipenuhi oleh wilayah terang dan gelap. Salah satunya adalah Xanadu, wilayah di khatulistiwa yang reflektif dan besar dengan ukuran sebesar Australia. Wilayah tersebut pertama kali dilacak melalui citra inframerah yang diabadikan oleh Teleskop Angkasa Hubble pada tahun 1994, dan nantinya dilihat oleh wahana "Cassini". Wilayah itu dipenuhi oleh
bukit-bukit, lembah, dan chasma. Di wilayah tersebut juga terdapat kenampakan topografis gelap yang mirip bubungan atau celah-celah. Kenampakan itu mungkin diakibatkan oleh aktivitas tektonik, yang menunjukkan bahwa Xanadu secara geologis masih muda. Penjelasan lain menyatakan bahwa kenampakan tersebut merupakan saluran yang terbentuk oleh cairan, sehingga merupakan
wilayah tua yang terpotong oleh aliran. Terdapat wilayah gelap dengan ukuran yang mirip di Titan; diduga kenampakan tersebut merupakan lautan metana atau etana, namun pengamatan dari "Cassini" tampaknya menunjukkan hal yang sebaliknya.
Kemungkinan keberadaan lautan hidrokarbon di Titan pertama kali diperkirakan berdasarkan data "Voyager 1" dan "2" yang menunjukkan bahwa Titan memiliki atmosfer yang tebal dengan suhu dan komposisi yang tepat untuk mendukung keberadaan lautan tersebut. Namun, bukti langsung baru diperoleh pada tahun 1995 setelah data dari Hubble dan pengamatan lain menunjukkan keberadaan metana cair di Titan, baik dalam lubang yang terpisah ataupun dalam bentuk samudra, seperti air di Bumi.
Misi "Cassini" membuktikan hipotesis tersebut, meskipun tidak langsung. Ketika wahana tersebut tiba di sistem Saturnus pada tahun 2004, danau atau lautan hidrokarbon diharapkan dapat dilacak melalui sinar matahari yang dipantulkan oleh permukaan cairan tersebut, namun awalnya tidak ada pantulan yang teramati. Di dekat kutub selatan Titan, kenampakan gelap yang disebut Ontario Lacus ditemukan (dan
kemudian kenampakan tersebut dipastikan sebagai sebuah danau). Garis pantai juga diidentifikasi di dekat kutub melalui citra radar. Setelah melakukan terbang lintas pada 22 Juli 2006, yang berhasil mengabadikan citra lintang utara Titan (saat musim dingin), sejumlah potongan yang besar dan halus ditemukan di permukaan kutub. Berdasarkan pengamatan, ilmuwan mengumumkan "bukti pasti
keberadaan danau yang berisi metana di satelit Titan" pada Januari 2007. Tim "Cassini-Huygens" menyimpulkan bahwa citra-citra yang diabadikan hampir pasti merupakan danau hidrokarbon yang telah lama dicari, sehingga menjadi cairan permukaan yang pertama ditemukan di luar Bumi. Beberapa tampaknya memiliki saluran yang terdapat di depresi topografis. Kenampakan erosi cairan tampak
baru saja terjadi: saluran di beberapa wilayah secara mengejutkan tidak banyak mengakibatkan erosi, sehingga menunjukkan bahwa erosi di Titan berlangsung sangat lambat, atau mungkin fenomena lain telah menghapuskan dasar sungai dan bentang alam lama. Secara keseluruhan, pengamatan radar Cassini menunjukkan bahwa danau-danau hanya meliputi beberapa persen permukaan, sehingga Titan jauh lebih