เอนเซลาดัส

เอนเซลาดัส () หรือ Saturn II เป็นดาวบริวารขนาดใหญ่อันดับที่ 6 ของดาวเสาร์ ค้นพบโดยนักดาราศาสตร์ชาวอังกฤษเชื้อสายเยอรมันนาม วิลเลียม เฮอร์เชล เมื่อ ค.ศ. 1789 (พ.ศ. 2332) นักดาราศาสตร์คาดว่าดวงจันทร์ดวงนี้อาจมีน้ำในสถานะของเหลวใต้แผ่นน้ำแข็งที่ปกคลุมผิวดาว บริเวณขั้วใต้ของดาวยังปรากฏภูเขาไฟน้ำแข็ง (cryovolcano) พ่นอนุภาคน้ำแข็งขนาดเล็กขึ้นสู่ท้องฟ้า ซึ่งอนุภาคบางส่วนตกกลับสู่พื้นผิวดวงจันทร์ในรูปของหิมะ บางส่วนกระจายสู่อวกาศเข้าไปเป็นส่วนหนึ่งของวงแหวนดาวเสาร์ แม้กระทั่งบางส่วนได้กระจายไปถึงดาวเสาร์ เนื่องจากดวงจันทร์เอนเซลาดัสมีหลักฐานการปรากฏอยู่ของน้ำ ดาวดวงนี้จึงเป็นสถานที่น่าสนใจมากที่สุดแห่งหนึ่งในการค้นหารูปแบบของสิ่งมีชีวิตนอกโลก เช่นเดียวกับยูโรปา ดาวบริวารของดาวพฤหัสบดี ซึ่งนักดาราศาสตร์คาดว่าน้ำในดาวดวงนี้ถูกปิดกั้นภายใต้ชั้นน้ำแข็งที่หนามาก เมื่อเดือนพฤษภาคม ค.ศ. 2011 ทีมนักวิทยาศาสตร์จากนาซาได้จัดการประชุม "Enceladus Focus Group Conference" และประกาศว่าดวงจันทร์เอนเซลาดัสเป็น "สถานที่นอกโลกที่เอื้อต่อการดำรงอยู่ของสิ่งมีชีวิตมากที่สุดในระบบสุริยะเท่าที่รู้จักมา"

ยานอวกาศที่เคยสำรวจดาวเอนเซลาดัสในระยะใกล้ ได้แก่ ยานในโครงการวอยเอจเจอร์ทั้ง 2 ลำ ได้แก่ วอยเอจเจอร์ 1 และวอยเอจเจอร์ 2 ที่โคจรผ่านเมื่อช่วงทศวรรษที่ 1980 และยานแคสซีนี–ไฮเกนส์ ในปี ค.ศ. 2005

เอนเซลาดัสถูกค้นพบโดยนักดาราศาสตร์ชาวอังกฤษเชื้อสายเยอรมันนาม วิลเลียม เฮอร์เชล เมื่อวันที่ 28 สิงหาคม ค.ศ. 1789 (พ.ศ. 2332) นับเป็นดวงจันทร์ของดาวเสาร์ดวงที่ 6 ที่ถูกค้นพบ และเป็นดวงจันทร์ในระบบสุริยะดวงที่ 12 ที่ถูกค้นพบ เฮอร์เชลค้นพบโดยการใช้กล้องโทรทรรศน์ตัวใหม่ขนาด 1.2 เมตรของเขา ซึ่งเป็นกล้องที่มีขนาดใหญ่ที่สุดในสมัยนั้น เนื่องจากเอนเซลาดัสมีค่าโชติมาตรปรากฏสูงถึง +11.7 (ยิ่งค่ามากยิ่งสว่างน้อย) ประกอบกับถูกแสงสว่างกว่าจากดาวเสาร์และวงแหวนบดบัง ทำให้ยากต่อการสังเกตจากภาคพื้นโลก ซึ่งกล้องโทรทรรศน์ที่จะสามารถสังเกตเห็นได้ต้องมีกระจกรัศมีระหว่าง 15–30 เซนติเมตร และยังขึ้นอยู่กับสภาพอากาศและมลภาวะทางแสงในขณะนั้น สิ่งเหล่านี้เป็นปัจจัยสำคัญต่อการสำรวจและค้นพบวัตถุบนท้องฟ้าก่อนยุคอวกาศ อันเป็นยุคที่มีกล้องโทรทรรศน์ลอยอยู่ในอวกาศปราศจากการรบกวนของชั้นบรรยากาศโลก เอนเซลาดัสถูกค้นพบครั้งแรกในขณะที่ดาวเสาร์กำลังอยู่ในช่วงวิษุวัต ซึ่งโลกอยู่ในระนาบเดียวกันกับวงแหวนของดาวเสาร์ ทำให้แสงรบกวนจากวงแหวนลดน้อยลงจนสามารถสังเกตดวงจันทร์ได้ง่ายขึ้น นับตั้งแต่สมัยที่เฮอร์เชลค้นพบเอนเซลาดัสจนถึงก่อนการสำรวจของยานวอยเอจเจอร์ มนุษย์รู้จักดวงจันทร์ดวงนี้เพียงแค่ลักษณะการโคจร ค่าประมาณของมวล ความหนาแน่น และอัตราส่วนสะท้อนของมันเท่านั้น

ชื่อของดวงจันทร์ดวงนี้ตั้งตามยักษ์ในเทพปกรณัมกรีกชื่อว่า เอนเซลาดัส (Enceladus หรือ Enkelados, Ἐγκέλαδος) ที่ จอห์น เฮอร์เชล ลูกชายของวิลเลียม ได้เสนอไว้ในหนังสือ "Results of Astronomical Observations made at the Cape of Good Hope" ซึ่งตีพิมพ์ในปี ค.ศ. 1847 (พ.ศ. 2390) โดยกำหนดให้ชื่อดวงจันทร์ของดาวเสาร์เกี่ยวข้องกับเทพไททัน เนื่องจากชื่อของดาวเสาร์ (แซทเทิร์น) ในตำนานกรีกเปรียบได้กับเทพโครเนิส ซึ่งเป็นผู้นำสูงสุดของฝ่ายไททัน

ส่วนลักษณะทางกายภาพต่าง ๆ ที่ปรากฏบนดวงจันทร์เอนเซลาดัสถูกตั้งชื่อโดยสหพันธ์ดาราศาสตร์สากล (IAU) โดยกำหนดให้ใช้ชื่อจากตัวละครและสถานที่ในเรื่อง "อาหรับราตรี" โดยหลุมอุกกาบาตจะถูกตั้งจากชื่อตัวละคร ส่วนลักษณะทางกายภาพอื่น ๆ จะถูกตั้งตามชื่อสถานที่ ปัจจุบัน สหพันธ์ดาราศาสตร์สากลกำหนดชื่อสถานที่อย่างเป็นทางการแล้ว 57 แห่ง โดยตั้งชื่อเมื่อปี ค.ศ. 1982 จำนวน 22 แห่ง ตามผลการสำรวจของยานวอยเอจเจอร์ และเพิ่มเติมอีก 35 แห่งในปี ค.ศ. 2006 จากผลการสำรวจของยานแคสซีนีในปี ค.ศ. 2005

รูปถ่ายระยะใกล้ชุดแรกของเอนเซลาดัสถูกถ่ายจากยานอวกาศในโครงการวอยเอจเจอร์ โดยยานลำแรกที่โคจรผ่านดวงจันทร์เอนเซลาดัสมีชื่อว่า "วอยเอจเจอร์ 1" โดยเข้าใกล้สุดครั้งแรกเมื่อวันที่ 12 พฤศจิกายน ค.ศ. 1980 (พ.ศ. 2523) ที่ระยะห่าง 202,000 กิโลเมตรจากดวงจันทร์ ซึ่งภาพที่ถ่ายได้จากระยะนี้จะมองเห็นอวกาศที่ความละเอียดต่ำมาก แต่ภาพนี้ก็ได้เปิดเผยลักษณะพื้นผิวดวงจันทร์ที่สะท้อนแสงได้ดีมาก ปราศจากหลุมอุกกาบาตใด ๆ เป็นตัวบ่งชี้ว่าพื้นผิวดวงจันทร์ดวงนี้ยังมีอายุไม่มาก ยานวอยเอจเจอร์ 1 ยังยืนยันว่าเอนเซลาดัสโคจรอยู่ในส่วนหนาแน่นสุดของวงแหวนอี (E-ring) อันเบาบางของดาวเสาร์ ด้วยเหตุผลข้างต้นทั้งพื้นผิวที่มีอายุน้อยและที่ตั้งในวงแหวนอี นักวิทยาศาสตร์จึงคาดการณ์ว่าวงแหวนอีน่าจะประกอบไปด้วยอนุภาคที่ถูกขับออกมาจากเอนเซลาดัส

ต่อมาเมื่อยาน "วอยเอจเจอร์ 2" ออกปฏิบัติภารกิจ ยานลำนี้ได้โคจรผ่านเอนเซลาดัสในระยะห่างที่ใกล้กว่าวอยเอจเจอร์ 1 ที่ 87,010 กิโลเมตร เมื่อวันที่ 26 สิงหาคม ค.ศ. 1981 (พ.ศ. 2524) ภาพถ่ายที่ได้จึงมีความละเอียดสูงกว่ามาก ยิ่งเปิดเผยให้เห็นว่าพื้นผิวบนดวงจันทร์หลายแห่งมีอายุน้อยมาก นอกจากนี้ยังแสดงให้เห็นอีกว่า พื้นผิวบริเวณต่าง ๆ บนดวงจันทร์อาจมีอายุแตกต่างกันได้อย่างมาก ภาพถ่ายทำให้เรารู้ว่าพื้นที่ทางตอนบนของดาวมีหลุมอุกกาบาตขนาดใหญ่กระจายอยู่ทั่วไป ในขณะที่พื้นที่บริเวณเส้นศูนย์สูตรมีหลุมอุกกาบาตน้อยกว่ามาก ด้วยลักษณะทางธรณีวิทยาเหล่านี้ ทำให้นักวิทยาศาสตร์งุนงง เนื่องจากในขณะนั้นไม่มีทฤษฎีใดสามารถอธิบายว่าทำไมเทหวัตถุขนาดเล็กถึงมีพื้นผิวที่ใหม่เอี่ยมเช่นนี้ และก็ไม่สามารถอธิบายได้เช่นกันว่าทำไมเทหวัตถุที่เย็นเป็นน้ำแข็งถึงยังเกิดปรากฏการณ์ต่าง ๆ บนพื้นผิวได้ อย่างไรก็ตามยานวอยเอจเจอร์ 2 ก็ไม่สามารถพิสูจน์ได้ว่าเอนเซลาดัสกำลังมีปรากฏการณ์บนพื้นผิวใด ๆ อยู่ในขณะนั้น หรือแม้แต่เรื่องที่เป็นต้นกำเนิดของวงแหวนอี

ข้อสงสัยจากโครงการวอยเอจเจอร์ได้รับการเปิดเผยเมื่อ "ยานแคสซีนี–ไฮเกนส์" เดินทางเข้าสู่วงโคจรรอบดาวเสาร์เมื่อวันที่ 1 กรกฎาคม ค.ศ. 2004 (พ.ศ. 2547) ยานแคสซีนีถูกกำหนดให้เอนเซลาดัสเป็นเป้าหมายสำคัญในการสำรวจ โดยให้ยานแคสซีนีโคจรเข้าใกล้ในระยะเพียง 1,500 กิโลเมตรหลายครั้ง รวมถึงโอกาสในการแล่นเฉียดในระยะ 100,000 กิโลเมตรอีกหลายครั้ง การสำรวจของยานแคสซีนีทำให้เราทราบข้อมูลสำคัญหลายอย่างเกี่ยวกับพื้นผิวของดวงจันทร์ รวมไปถึงการค้นพบไอน้ำและอนุภาคไฮโดรคาร์บอนที่ปะทุออกมาบริเวณขั้วใต้ ปรากฏการณ์เหล่านี้ทำให้ทีมควบคุมยานแคสซีนีเปลี่ยนแปลงเส้นทางการโคจรให้ยิ่งเข้าใกล้เอนเซลาดัสมากขึ้น ซึ่งในเดือนมีนาคม ค.ศ. 2008 (พ.ศ. 2551) ยานแคสซีนีแล่นเฉียดที่ระยะเพียง 52 กิโลเมตรจากพื้นผิวดวงจันทร์ นอกจากนี้ยานอวกาศยังปฏิบัติภารกิจพิเศษเพิ่มเติมในการแล่นเฉียดอีก 7 ครั้งตั้งแต่เดือนกรกฎาคม ค.ศ. 2008 ถึงกรกฎาคม ค.ศ. 2010 ซึ่งมีสองครั้งในเดือนสิงหาคมและตุลาคม ค.ศ. 2008 ยานโคจรเข้าใกล้ในระยะไม่ถึง 50 กิโลเมตร

การค้นพบสิ่งต่าง ๆ บนดวงจันทร์เอนเซลาดัสของยานแคสซีนีทำให้มีการศึกษาและเสนอโครงการต่าง ๆ ที่เกี่ยวข้องแทบทันที โดยในปี ค.ศ. 2007 นาซาได้เสนอโครงการที่จะนำยานไปโคจรรอบเอนเซลาดัสและศึกษาปรากฏการณ์การปะทุบริเวณขั้วใต้ของดวงจันทร์ แต่ก็ไม่ได้รับการคัดเลือก อย่างไรก็ตาม องค์การอวกาศยุโรป (ESA) ก็มีแผนส่งยานขึ้นไปสำรวจเอนเซลาดัสพร้อม ๆ กับสำรวจไททัน ดวงจันทร์ดวงใหญ่ที่สุดของดาวเสาร์ ดังนั้นจึงเกิดภารกิจ "Titan Saturn System Mission" (TSSM) ขึ้นมา ซึ่งเป็นความร่วมมือระหว่างนาซาและอีเอสเอ ที่จะส่งยานขึ้นไปสำรวจดวงจันทร์ของดาวเสาร์ ซึ่งรวมถึงเอนเซลาดัสด้วยอย่างแน่นอน ภารกิจนี้ถูกเสนอ (เข้าชิง) เพื่อขอเงินสนับสนุนพร้อมกับภารกิจ "Europa Jupiter System Mission" (EJSM) ซึ่งเป็นภารกิจสำรวจดวงจันทร์ของดาวพฤหัสบดี ซึ่งได้ประกาศผลไปเมื่อเดือนกุมภาพันธ์ ค.ศ. 2009 (พ.ศ. 2552) โดยที่ภารกิจสำรวจดวงจันทร์ของดาวพฤหัสบดี (EJSM) ได้รับการคัดเลือกให้จัดตั้งก่อนภารกิจสำรวจดวงจันทร์ของเสาร์ (TSSM)

เอนเซลาดัสเป็นดวงจันทร์ชั้นในขนาดใหญ่ดวงหนึ่งของดาวเสาร์ หากเรียงดวงจันทร์ตามระยะห่างจากดาวเสาร์ เอนเซลาดัสจะอยู่ในลำดับที่ 14 ดวงจันทร์ดวงนี้ยังมีวงโคจรอยู่ในส่วนที่หนาแน่นที่สุดของวงแหวนอี อันเป็นวงแหวนชั้นนอกสุดของดาวเสาร์ ที่มีขนาดกว้างมาก แต่อนุภาคน้ำแข็งและวัสดุคล้ายฝุ่นอันเป็นองค์ประกอบของวงแหวนนี้ก็กระจายมากเช่นกัน อาณาเขตของวงแหวนอีเริ่มต้นประมาณวงโคจรของดวงจันทร์ไมมัส และสิ้นสุดที่ประมาณวงโคจรของเรีย

เอนเซลาดัสตั้งอยู่ระหว่างดวงจันทร์ไมมัสและทีทิส ห่างจากศูนย์กลางดาวเสาร์ (กึ่งแกนเอก) 238,000 กิโลเมตร และห่างจากยอดเมฆ (cloudtop) ของดาวเสาร์ 180,000 กิโลเมตร หมุนรอบดาวเสาร์หนึ่งรอบใช้เวลาประมาณ 32.9 ชั่วโมง เร็วพอที่จะสังเกตได้ตลอดทั้งคืน ปัจจุบันเอนเซลาดัสมีค่าการสั่นพ้องของวงโคจรเฉลี่ย 2:1 เมื่อเทียบกับไดโอนี นั่นหมายถึงเมื่อเอนเซลาดัสโคจรรอบดาวเสาร์ครบ 2 รอบ ไดโอนีจะโคจรรอบดาวเสาร์ได้ครบ 1 รอบพอดี การสั่นพ้องนี้ช่วยรักษาความเยื้องศูนย์กลางของวงโคจรของเอนเซลาดัสให้คงที่ และยังเป็นแหล่งกำเนิดความร้อนให้กับปรากฏการณ์ทางธรณีวิทยาบนดวงจันทร์ดวงนี้อีกด้วย

เช่นเดียวกับดวงจันทร์ของดาวเสาร์ดวงอื่นที่ใหญ่กว่า เอนเซลาดัสใช้เวลาหมุนรอบตัวเองครบหนึ่งรอบเท่ากับหมุนรอบดาวเสาร์ครบหนึ่งรอบ ทำให้มีเพียงด้านเดียวที่หันเข้าดาวเสาร์ตลอดเวลา คล้ายกับดวงจันทร์ของโลก แต่เอนเซลาดัสต่างกับดวงจันทร์ของโลกที่ เอนเซลาดัสไม่ปรากฏการเกิดไลเบรชัน (การแกว่งของดาว) อย่างไรก็ตาม ผลจากการวิเคราะห์รูปร่างของเอนเซลาดัสทำให้ทราบว่าดวงจันทร์ดวงนี้อาจเกิดการแกว่งขนาดเล็กได้ในบางช่วง มีการคาดการณ์ว่าการแกว่งนี้อาจเป็นสาเหตุทำให้เกิดแหล่งความร้อนภายในเอนเซลาดัส เช่นเดียวกับผลจากการสั่นพ้องของวงโคจร

วงแหวนอี (E-ring) ของดาวเสาร์เป็นวงแหวนที่อยู่นอกสุดและกว้างที่สุด แต่อนุภาคที่เป็นองค์ประกอบอยู่กระจายกันมาก มีขอบเขตตั้งแต่ดวงจันทร์ไมมัสออกไปจนถึงเรีย และอาจไปถึงไททัน ซึ่งจะทำให้วงแหวนนี้กว้างถึง 1,000,000 กิโลเมตร อย่างไรก็ตาม แบบจำลองทางคณิตศาสตร์แสดงให้เห็นว่าวงแหวนวงนี้ไม่เสถียร ด้วยอายุขัยระหว่าง 10,000 ถึง 1,000,000 ปี ดังนั้นการที่วงแหวนอยู่มาจนถึงปัจจุบันได้จะต้องมีอนุภาคเข้ามาแทนที่ส่วนที่สูญเสียไปในทันที ซึ่งเอนเซลาดัสมีวงโคจรอยู่ในวงแหวนนี้ ทั้งยังตั้งอยู่ในส่วนที่บางที่สุดแต่หนาแน่นที่สุด ทำให้มีการตั้งสมมติฐานว่าเอนเซลาดัสอาจเป็นแหล่งกำเนิดของวงแหวนอี ซึ่งก็ได้รับการสนับสนุนจากการผลสำรวจของยานแคสซีนี

อย่างไรก็ตามการเกิดและส่งเสริมวงแหวนอี มีอยู่ 2 กลไกที่ไม่เกี่ยวข้องกันเท่าใดนัก กลไกแรก ซึ่งเป็นไปได้ว่าจะเป็นกลไกที่สำคัญที่สุด อธิบายว่า แหล่งกำเนิดอนุภาคมาจากการปะทุของภูเขาไฟน้ำแข็ง (cryovolcano) ที่ตั้งอยู่ทางขั้วใต้ของเอนเซลาดัส โดยที่อนุภาคส่วนใหญ่ตกกลับสู่พื้นผิวดาว แต่ก็จะมีบางส่วนที่หลุดพ้นแรงโน้มถ่วงของดวงจันทร์แล้วออกสู่อวกาศ เคลื่อนที่เป็นวงโคจรรอบดาวเสาร์ ซึ่งเป็นไปได้เนื่องจากค่าความเร็วหลุดพ้นของเอนเซลาดัสอยู่ที่ 866 กิโลเมตรต่อชั่วโมง ส่วนกลไกตัวที่สองอธิบายว่า อนุภาคอาจเกิดจากฝุ่นที่ฟุ้งขึ้นมาจากพื้นผิวดวงจันทร์ เมื่อดวงจันทร์ถูกชนโดยเทหวัตถุต่าง ๆ กลไกตัวนี้ยังใช้ได้ไม่เฉพาะกับเอนเซลาดัสเท่านั้น ยังสามารถใช้ได้กับดวงจันทร์ดวงอื่น ๆ ที่อยู่ในเขตวงแหวนอีอีกด้วย

เอนเซลาดัสเป็นดาวบริวารขนาดเล็ก มีเส้นผ่านศูนย์กลางเฉลี่ย 505 กิโลเมตร ซึ่งยาวเพียง 1 ใน 7 ของเส้นผ่านศูนย์กลางของดวงจันทร์ ความยาวนี้ยาวพอ ๆ กับเกาะบริเตนใหญ่ เอนเซลาดัสมีพื้นที่ผิวประมาณ 800,000 ตารางกิโลเมตร เกือบเท่ากับประเทศโมซัมบิก และใหญ่กว่าประเทศไทยประมาณ 56% เอนเซลาดัสเป็นดาวบริวารดาวเสาร์ที่ใหญ่เป็นอันดับ 6 รองจาก ไททัน (5,150 กม.) เรีย (1,530 กม.) ไอแอพิตัส (1,440 กม.) ไดโอนี (1,120 กม.) และทีทิส (1,050 กม.) เอนเซลาดัสเป็นดาวบริวารสัณฐานทรงกลมที่เล็กที่สุดดวงหนึ่งของดาวเสาร์ ซึ่งดาวบริวารดวงอื่น ๆ ที่เล็กกว่าจะมีรูปทรงบิดเบี้ยวทั้งหมด ยกเว้นไมมัส (390 กม.) เพียงดวงเดียว ดวงจันทร์เอนเซลาดัสมีสัณฐานทรงกลมและแป้นบริเวณขั้ว ค่ามิติที่คำนวณได้จากภาพถ่ายโดยกล้อง "Imaging Science Subsystem" (ISS) ของยานแคสซีนี คือ 513 × 503 × 497 กิโลเมตร โดย 513 กิโลเมตรคือความยาวจากด้านประชิดดาวเสาร์ถึงด้านตรงข้ามดาวเสาร์ ส่วน 497 กิโลเมตรคือความยาวจากขั้วเหนือถึงขั้วใต้ แสดงให้เห็นถึงการปรับตัวของดวงจันทร์ให้อยู่ในสภาวะสมดุลมากที่สุด

เมื่อเดือนสิงหาคม ค.ศ. 1981 (พ.ศ. 2524) ยานวอยเอจเจอร์ 2 เป็นยานสำรวจลำแรกที่ถ่ายภาพรายละเอียดพื้นผิวของดวงจันทร์เอนเซลาดัส จากการวิเคราะห์ภาพถ่ายโมเสกความละเอียดสูงสุดทำให้ทราบว่าลักษณะภูมิประเทศของดวงจันทร์ดวงนี้สามารถจำแนกได้อย่างน้อย 5 ประเภท เช่น ภูมิประเทศหลุมอุกกาบาต พื้นเรียบที่มีอายุน้อย แนวสันเขา (ridge) ที่ส่วนใหญ่ตั้งอยู่บนขอบของพื้นราบอายุน้อย รอยแตกเป็นเส้นตรงกินพื้นที่กว้าง และผาชัน (scarp) เป็นต้น สำหรับภูมิประเทศที่เป็นพื้นราบน่าจะมีอายุประมาณไม่กี่ร้อยล้านปี สันนิษฐานว่าภูมิประเทศลักษณะนี้อาจเกิดจากกระบวนการทางธรณีวิทยา เช่น จากภูเขาไฟน้ำแข็ง และเปลี่ยนให้พื้นผิวดูใหม่เอี่ยม ซึ่งพื้นผิวที่ใหม่และน้ำแข็งที่ปกคลุมนี่เองทำให้เอนเซลาดัสมีพื้นผิวที่สะท้อนแสงได้ดีที่สุด มีค่าอัตราส่วนสะท้อนเชิงเรขาคณิต 1.38 เนื่องจากการสะท้อนแสงอาทิตย์ที่สูงเช่นนี้ ทำให้พื้นผิวของดวงจันทร์มีอุณหภูมิต่ำมาก แม้แต่ตอนกลางวันก็ร้อนสุดที่ −198 °C หนาวกว่าดวงจันทร์ดวงอื่น ๆ ของดาวเสาร์

จากการโคจรเข้าใกล้ของยานแคสซีนีเมื่อวันที่ 17 กุมภาพันธ์ 9 มีนาคม และ 14 กรกฎาคม ค.ศ. 2005 (พ.ศ. 2548) ตามลำดับ ภาพถ่ายที่ได้แสดงให้เห็นถึงรายละเอียดที่ชัดเจนกว่าภาพจากยานวอยเอจเจอร์ 2 มาก ตัวอย่างเช่น บริเวณพื้นราบที่ถ่ายโดยยานวอยเอจเจอร์ กลับพบว่ามีสันเขาและผาชันขนาดเล็กจำนวนมาก รวมทั้งยังพบรอยแตกในภูมิประเทศแบบหลุมอุกกาบาตอีกเป็นจำนวนมาก นอกจากนี้พื้นที่หลายส่วนของภูมิประเทศแบบที่ราบซึ่งยานวอยเอจเจอร์ถ่ายภาพได้ไม่ชัดเจนนัก ก็ถูกถ่ายเพิ่มเติมโดยยานแคสซีนี จนเห็นรายละเอียดใหม่ ๆ เช่น ภูมิประเทศอันแปลกประหลาดบริเวณขั้วใต้ของดวงจันทร์

ก่อนภารกิจสำรวจของยานแคสซีนี เรารู้เรื่องราวเกี่ยวกับโครงสร้างภายในของเอนเซลาดัสน้อยมาก แต่หลังจากที่ยานแคสซีนีได้สำรวจดวงจันทร์ดวงนี้แล้ว เราได้ข้อมูลสำคัญเป็นจำนวนมาก รวมทั้งข้อมูลภายในของดาวดวงนี้ เช่นเดียวกับการกำหนดมวล รูปร่าง และลักษณะทางธรณีเคมีของดาวที่แม่นยำขึ้น

ค่ามวลของดวงจันทร์ที่คำนวณได้ในสมัยของยานวอยเอจเจอร์ ทำให้เราคาดว่าเอนเซลาดัสประกอบด้วยน้ำแข็งล้วน แต่เมื่อมาถึงสมัยของยานแคสซีนี ซึ่งเราคำนวณค่ามวลจากแรงโน้มถ่วงที่กระทำต่อตัวยานเมื่อยานโคจรเข้าใกล้ ทำให้เราทราบว่ามวลที่แท้จริงนั้นมีค่ามากกว่าที่เคยคำนวณไว้มาก ผลที่ได้คือดวงจันทร์มีความหนาแน่น 1.61 กรัมต่อตารางเซนติเมตร ทำให้เอนเซลาดัสมีความหนาแน่นมากกว่าดวงจันทร์น้ำแข็งขนาดกลางดวงอื่น ๆ ของดาวเสาร์ และค่าความหนาแน่นยังบ่งชี้ว่าเอนเซลาดัสประกอบด้วยซิลิเกตและเหล็กในปริมาณมหาศาล ซึ่งเป็นไปได้ที่ภายในดวงจันทร์ดวงนี้อาจเคยร้อน (กว่าในปัจจุบัน) อันเป็นผลมาจากการสลายตัวของธาตุกัมมันตรังสี

การสำรวจขั้วใต้ของดวงจันทร์เอนเซลาดัสพบว่ามีบริเวณหนึ่งอุ่นกว่าพื้นที่โดยรอบ บริเวณนี้มีอุณหภูมิสูงกว่าที่เคยคาดการณ์ไว้ประมาณ 20–25 เคลวิน จนถึงปัจจุบันก็ยังไม่ทราบสาเหตุและแหล่งที่มาแน่ชัด นักดาราศาสตร์คาดการณ์ว่าสาเหตุหลักไม่น่าเกิดจากการสลายตัวของธาตุกัมมันตรังสีภายใต้เปลือกดวงจันทร์ กระบวนการดังกล่าวไม่อาจทำให้เกิดความร้อนได้สูงถึงเพียงนี้เนื่องจากดวงจันทร์มีขนาดเล็กเกินไป และไม่น่าเกิดจากแรงไทดัล ซึ่งเกิดขึ้นจากการโคจรที่สัมพันธ์กันระหว่างดวงจันทร์เอนเซลาดัสกับดวงจันทร์ไดโอนี แรงชนิดนี้ส่งผลต่อเนื้อสารของดาวให้เสียดสีกันและเกิดความร้อนขึ้นภายใน โดยความร้อนดังกล่าวไม่เพียงพอที่จะละลายน้ำแข็งได้ เมื่อคำนวณปริมาณความร้อนที่เกิดจากสองสาเหตุดังกล่าวแล้ว (ได้แก่การสลายตัวของกัมมันตรังสีและแรงไทดัล) จะมีค่าเพียง 1 ใน 10 ของความร้อนที่ตรวจจับได้จริงเท่านั้น ความร้อนดังกล่าวอาจมาจากปฏิกิริยาเคมีของสารบางชนิดที่หลงเหลืออยู่ ตามสมมติฐานอาจเป็นแอมโมเนีย ซึ่งถูกพบครั้งแรกเมื่อปี ค.ศ. 2009 จากข้อมูลการวัดของยานแคสซีนี

ความเคลื่อนไหวทางธรณีวิทยาเกิดขึ้นบริเวณขั้วใต้ของเอนเซลาดัส ที่นั่นมีภูมิประเทศเป็นรอยแตกยาวกว่าร้อยกิโลเมตร ลึกสูงสุด 300 เมตร เรียงตัวขนานกันจำนวนหลายเส้น มีผลึกน้ำแข็งพุ่งขึ้นมาตามรอยแตก บริเวณรอบรอยแตกดูคล้ายกับของเหลวหนืดแข็งตัว เป็นไปได้ว่าภายใต้บริเวณดังกล่าวมีกระแสไหลพาความร้อน ทำให้เกิดปรากฏการณ์ที่เรียกว่า ""ภูเขาไฟน้ำแข็ง"" หรือ ""น้ำพุเย็น"" อนุภาคน้ำแข็งถูกพ่นออกมาตามรอยแตก กระบวนการดังกล่าวคล้ายกับการไหลวนของหินหนืดใต้แผ่นเปลือกโลก เช่นเดียวกับดวงจันทร์ยูโรปาของดาวพฤหัสบดี การพ่นอนุภาคของภูเขาไฟน้ำแข็งนี้จะเกิดเป็นวัฏจักร เมื่อใดก็ตามที่เอนเซลาดัสโคจรอยู่ในตำแหน่งใกล้ดาวเสาร์ที่สุด ปรากฏการณ์จะมีความรุนแรงน้อยที่สุด ความรุนแรงจะเพิ่มขึ้นอย่างต่อเนื่องเมื่อเอนเซลาดัสค่อย ๆ โคจรออกห่างดาวเสาร์จนถึงจุดไกลที่สุด เปรียบเทียบกันแล้ว ณ จุดไกลดาวเสาร์มากที่สุด อนุภาคน้ำแข็งบนดวงจันทร์เอนเซลาดัสจะถูกพ่นออกมาสูงกว่าเมื่อดวงจันทร์อยู่ใกล้ที่สุดราว 3 ถึง 4 เท่า สาเหตุที่เป็นเช่นนั้นคือ เมื่อดวงจันทร์โคจรอยู่ใกล้ดาวเสาร์จะเกิดแรงกดสูงเนื่องจากแรงโน้มถ่วงของดาวเสาร์ แรงกดดังกล่าวทำให้รอยแตกมีขนาดเล็กลงและปิดกั้นช่องทางออกของอนุภาคน้ำแข็ง ทำให้อนุภาคน้ำแข็งถูกพ่นออกมาน้อยกว่า การปะทุของอนุภาคน้ำแข็งเหล่านี้เกิดขึ้นทั่วไปตามแนวรอยแตก

การพ่นอนุภาคน้ำแข็งที่บริเวณขั้วใต้บ่งชี้ชัดเจนว่าเป็นสาเหตุที่เอนเซลาดัสมีชั้นบรรยากาศหนา และที่สำคัญเป็นแหล่งวัตถุดิบต้นกำเนิดของวงแหวนอีอันเบาบางของดาวเสาร์ ซึ่งแทนที่อนุภาคบนวงแหวนที่สูญเสียไปตลอดเวลา

ขณะที่ยานแคสซีนีบินเข้าใกล้ดวงจันทร์เอนเซลาดัส เราสามารถวัดแรงโน้มถ่วงที่กระทำต่อแนวโคจรของยานอวกาศเมื่อบินผ่านบริเวณต่าง ๆ ของดวงจันทร์ได้ โดยวัดการเคลื่อนดอปเพลอร์ของสัญญาณสื่อสารที่ยานส่งกลับมายังโลก และเราพบว่าบริเวณหนึ่งที่ขั้วใต้ของเอนเซลาดัสมีความหนาแน่นสูงกว่าบริเวณรอบข้าง จากการวิเคราะห์พบว่าเป็นมหาสมุทรน้ำ () อยู๋ลึกลงไปใต้ชั้นน้ำแข็งราว 30–40 กิโลเมตร มหาสมุทรนี้มีความลึก 10 กิโลเมตร ที่ก้นมหาสมุทรมีแหล่งพลังงานความร้อน ซึ่งทำให้น้ำบริเวณดังกล่าวร้อน ผสมด้วยมีเทนและสารประกอบซิลิคอน ซึ่งสารประกอบซิลิคอนนี้จะตกตะกอนเป็นของแข็งเมื่ออุณหภูมิต่ำกว่า 90 °C เมื่อสารเหล่านี้ตกตะกอนจะลอยตัวขึ้นสู่ด้านบนจนถึงชั้นน้ำแข็งที่ปกคลุมเหนือมหาสมุทร เมื่อบริเวณนั้นเกิดภูเขาไฟระเบิดสารประกอบเหล่านี้ก็จะพุ่งออกมาจากผิวดาวและกระจายออกไปในอวกาศ

ผลการสำรวจของยานแคสซีนีสนับสนุนหลักฐานว่าบนดวงจันทร์เอนเซลาดัสมีมหาสมุทร (ที่ประกอบด้วยน้ำ) มีแหล่งพลังงานความร้อน มีธาตุไนโตรเจนซึ่งพบในแอมโมเนีย มีสารอาหารที่จำเป็นต่อสิ่งมีชีวิต และมีโมเลกุลอินทรีย์ นอกจากนี้ยังพบสารประกอบไฮโดรคาร์บอนอย่างง่าย เช่น มีเทน () โพรเพน () อะเซทีลีน () และฟอร์มาลดีไฮด์ () สารเหล่านี้คือโมเลกุลที่ประกอบด้วยธาตุคาร์บอนเป็นหลัก การค้นพบสสารเหล่านี้ช่วยขยายองค์ความรู้ด้านชีววิทยาอวกาศและการศึกษาเกี่ยวกับสภาพแวดล้อมเอื้อต่อการดำรงชีวิตของสิ่งมีชีวิตต่างดาวในระดับจุลินทรีย์