ดวงจันทร์ไททันของดาวเสาร์มีลักษณะพิเศษกว่าบริวารดาวเคราะห์ดวงอื่นในระบบสุริยะ เพราะมีบรรยากาศหนาแน่น  แต่บรรยากาศของไททันประกอบด้วยมีเทนเป็นหลัก นักดาราศาสตร์เคยสันนิษฐานไว้ว่ามีเทนเหล่านั้นน่าจะเป็นไอระเหยจากทะเลสาบขนาดใหญ่ที่อุดมไปด้วยไฮโดรคาร์อน ดังนั้นเมื่อยานแคสซีนีเดินทางไปถึงดาวเสาร์และเริ่มสำรวจดวงจันทร์ไททัน นักดาราศาสตร์จึงหวังว่าจะได้เห็นภาพของแหล่งทะเลสาบไฮโดรคาร์บอนเหลวบนไททันให้ชัดแจ้งเสียที

แคสซีนีได้พุ่งเฉียดดวงจันทร์ไททันเมื่อวันที่ 26 ตุลาคม 2547 และได้ถ่ายภาพพื้นผิวของดวงจันทร์ดวงนี้ไว้หลายภาพ ทั้งภาพที่ถ่ายในแสงขาวธรรมดาและภาพอินฟราเรด แต่ภาพที่ได้กลับทำให้นักดาราศาสตร์ต้องประหลาดใจอย่างมาก เพราะไม่พบสิ่งที่ดูเป็นแหล่งน้ำไฮโดรคาร์บอนเลย ยิ่งกว่านั้นยังพบสิ่งที่ไม่คิดว่าจะได้พบ พบโดมกว้าง 30 กิโลเมตร ที่มียอดเป็นแอ่ง และพบแนวเส้นทอดจากยอดโดมนั้นออกไปรอบข้าง เหมือนกับแนวของละอองน้ำแข็งที่พ่นออกไปรอบด้าน ซึ่งลักษณะนี้เป็นลักษณะของภูเขาไฟ  ซึ่งน่าจะเป็นต้นกำเนิดของสิ่งที่ดูเหมือนแม่น้ำดังที่ยานไฮเกนส์ ซึ่งเป็นยานลูกของแคสซีนีตรวจพบขณะที่พุ่งเข้าสู่งพื้นผิวไททัน

กรีสตอฟ โซแตง นักดาราศาสตร์ดาวเคราะห์จากฝรั่งเศสซึ่งเป็นหัวหน้าคณะสำรวจในครั้งนี้กล่าวว่า การค้นพบนี้เป็นเรื่องพลิกความคาดหมายอย่างสิ้นเชิง 

โซแตงสันนิษฐานว่าพื้นผิวของไททันน่าจะเป็นน้ำแข็งสกปรกที่หนาถึงหลายสิบกิโลเมตร โดยมีกลไกหมุนเวียนสสารจากใต้ดินมาอยู่บนพื้นผิวอย่างช้า ๆ เมื่อน้ำแข็งถูกพากลับขึ้นมาเบื้องบนจะนำมีเทนที่กักเอาไว้ด้านใต้ขึ้นมาด้วย และเมื่อหลุดออกสู่บรรยากาศของไททัน ก็จะรวมตัวกันเป็นเมฆไฮโดรคาร์บอน ซึ่งก่อให้เกิดฝนไฮโดรคาร์บอนแบบเดียวกับฝนน้ำบนโลก ไฮโดรคาร์บอนเหลวที่ตกลงมาจะเอ่อท่วมและไหลรินเป็นสายน้ำคดเคี้ยว กัดเซาะพื้นผิวเป็นร่องธารตามที่ยานไฮเกนส์พบขณะลงจอดบนดวงจันทร์ ไททันมีภูมิลักษณ์แบบแม่น้ำหลายสาย ซึ่งบ่งบอกถึงการกระทำของมีเทนอย่างชัดเจน การที่ไม่พบแหล่งมีเทนเหลวอาจเป็นเพราะอยู่ในฤดูแล้งพอดีของไททันก็ได้

พื้นผิวของไททันมีหลุมอุกกาบาตน้อยมาก ซึ่งแสดงว่าพื้นผิวไททันถูกกวาดด้วยเหตุการณ์บางอย่างเมื่อไม่นานมานี้ และการที่ยังปรากฏร่องธารอยู่แสดงว่าเกิดขึ้นจากปรากฏการณ์ที่ผ่านมาไม่นานหรืออาจเป็นปรากฏการณ์ที่เกิดขึ้นประจำปีตามทฤษฎีของโซแตง 

นักดาราศาสตร์เกือบตัดอกตัดใจเลิกหวังที่จะพบแหล่งน้ำแบบทะเลสาบขนาดใหญ่หรือมหาสมุทรบนไททันไปแล้ว แต่เมื่อวันที่ 6 มิถุนายนที่ผ่านมานี้เอง ยานแคสซีนีก็ได้สร้างความตื่นเต้นอีกครั้งเมื่อถ่ายภาพพื้นผิวไททันบริเวณขั้วของไททันและพบบางอย่างที่แปลกไปจากที่เคยเห็น พบแต้มสีคล้ำเรียบ และมีขอบเรียบมน คล้ายกับทะเลสาบหรือบึงขนาดใหญ่

อย่างไรก็ตาม นักดาราศาสตร์ยังไม่ปักใจเชื่อว่าแต้มสีคล้ำนั้นเป็นทะเลสาบหรือแอ่งไฮโดรคาร์บอนเหลว เพราะยังมีความเป็นไปได้อื่น ๆ อีก เช่นอาจเป็นแอ่งแต่สิ่งที่อยู่ในแอ่งเป็นไฮโดรคาร์บอนแข็งที่โปรยปรายลงมาจากบรรยากาศก็ได้



กากบาทกลางภาพแสดงจุดขั้วใต้ของไททัน ปุยสีขาวขนาดใหญ่ทางขวาล่างคือเมฆมีเทน ถ่ายที่ระยะ 450,000 กิโลเมตร มีความละเอียด 3 กิโลเมตรต่อพิกเซล