——該數據顯示當時土衛二附近的離子回旋波的能量有所增強。離子回旋波是離子和磁場相互作用的產物,通過測定離子回旋波的頻率可以確定物質的構成——經過測定,這種物質是經過電離的水蒸氣。
在其后的兩次飛掠中,磁力計發現土衛二大氣中的氣體大部分都集中于南極地區,其他地區的大氣濃度則相對十分稀薄。在2月17日和7月14日的飛掠中,紫外線攝譜儀(uvis)觀測到兩例掩星現象。在2月的飛掠中,紫外線攝譜儀未能找到土衛二赤道地區存在大氣的證據,但在7月飛掠觀測掩星現象的過程中探測到了水蒸氣的存在。
卡西尼號偶然地穿越了氣體云,離子和中性粒子分光計(s)和宇宙塵埃分析儀(cda)從而能夠直接獲取羽狀物的樣本。離子和中性粒子分光計對氣體云的物質構成進行了測定,發現其中大部分為水蒸氣,并包含少量的分子態氮、甲烷和二氧化碳。宇宙塵埃分析儀發現“越靠近土衛二,顆粒物質數量越多”,這證明土衛二的確是e環物質的主要來源地。離子和中性粒子分光計以及宇宙塵埃分析儀的數據表明卡西尼號穿越的氣體云確為冰火山所噴發的、富含水分的羽狀物,這種羽狀物來源于南極地區的噴射口。
2005年11月,這種噴射活動得到了進一步的確認,成像科學子系統拍攝到了土衛二南極地區類似噴泉的冰晶噴射活動。(實際上,在之前的2005年2月,卡西尼號已經拍攝到羽狀物,只是仍需要進一步對高相位角度拍攝的照片——即當太陽處于土衛二身后時所拍攝的照片——進行研究以真正確認其存在,這些照片還需要同其他土星衛星的高相位照片進行對比。)
11月的觀測結果顯示了羽狀物的完整結構,并發現該羽狀物由數個獨立的噴射活動的噴射物(或許來自數個不同的噴射口)共同構成,并擴展至距衛星表面近500公里的地區。這一觀測結果使得土衛二成為第四顆被證實存在火山活動的太陽系天體,之前的三顆分別是地球、海衛一和木衛一。2007年10月,在成像科學子系統觀測到塵埃噴射活動的同時,紫外線攝譜儀亦觀測到了氣體噴射活動。
2008年3月12日的飛掠使卡西尼號獲得了進一步的觀測機會。觀測數據顯示羽狀物中含有更多的化學物質,包括簡單的和復雜的碳氫化合物,如丙烷、乙烷和乙炔。這項發現提高了土衛二表面存在生命的可能性??ㄎ髂崽柹系碾x子和中性粒子分光計對羽狀物的物質構成進行測量后發現其與大部分彗星的物質構成相近。
多種觀測儀器的觀測結果表明在土衛二南極地區,這種從受壓的地下腔室中噴發羽狀物的活動類似于地球上的噴泉。由于離子和中性粒子分光計和紫外線攝譜儀均未在噴射物質中發現氨——該物質能夠起到防凍作用,因此科學家預測在土衛二地下受熱、受壓的腔室中流動著溫度至少達到零下3攝氏度、近乎純凈的液態水,即如圖十三所示。由冰融化為純水,比之氨水混合物的融化需要更多的熱量。
這種熱量可能來自引力潮汐能或輻射源所產生的能量。另一種產生羽狀物的途徑是土衛二表面溫暖的冰的升華。在2005年7月14日的飛掠過程中,卡西尼號上的紅外成份分光計(cirs)在靠近南極點的地區發現了一個溫暖區域,該區域的溫度達到了8590開爾文度,部分區域的溫度甚至高達157開爾文度(零下116攝氏度),遠較地表接收陽光輻射產生的溫度高,這表明該區域受到了土衛二內部熱源的加熱。在這種溫度下,該區域的冰體能夠以較其他區域冰體快得多的速度升華,并產生羽狀物。
這種假說受到了較多關注因為如若加熱地表冰體的地下層物質為呈半流質狀態的氨水混合物,那么不需要太多的能量就可以產生羽狀物不過,羽狀物中富含的大量冰晶顯然更支持“冷噴泉”模式