Με διάμετρο 5.150 χιλιομέτρων, ο Τιτάνας είναι η μεγαλύτερη οικογένεια φεγγαριών του Κρόνου. είναι ακόμη μεγαλύτερο από τους πλανήτες Ερμή ή Πλούτωνα. Έχει μια ατμόσφαιρα πορτοκαλοκίτρινης αιθαλομίχλης που αποτελείται κυρίως από άζωτο με αφθονία οργανικών ενώσεων υδρογονανθράκων συμπεριλαμβανομένου του μεθανίου. αν και φαίνεται ότι έχει πολύ λίγα σύννεφα. Στις 26 Οκτωβρίου, η Cassini πέρασε κοντά στον Τιτάνα αποκαλύπτοντας μια πρώτη ματιά στην περίεργη επιφάνεια του φεγγαριού. Ανακάλυψε ένα τραχύ αλλά επίπεδο επίπεδο με λίγους κρατήρες, που σημαίνει ότι ο πλανήτης πρέπει να είναι γεωλογικά ενεργός. Μυστηριώδεις λιπαρές ροές κρυογονικού πάγου εκρέουν στην επιφάνεια. Οι πλανητικοί επιστήμονες έχουν ενθουσιαστεί από τα αποτελέσματα μέχρι στιγμής.
Ο Τιτάνας είναι κρύος. Η θερμοκρασία της επιφάνειας είναι -180; C - πολύ κρύο για υγρό νερό, αλλά είναι κοντά στο τριπλό σημείο του μεθανίου, όπου αυτό το αέριο υδρογονάνθρακα μπορεί να υπάρχει και στις τρεις φυσικές καταστάσεις στην επιφάνειά του: συμπαγής πάγος, υγρό ή αέριο.
Ο Cassini στράφηκε το υπεριώδες φασματογράφημα απεικόνισης (UVIS) προς το αστέρι Spica (Alpha Virginis), μετά τη Lambda Scorpi και για τις επόμενες 8 ώρες παρατήρησαν τα αστέρια καθώς ήταν σκοτεινά από την ατμόσφαιρα του Τιτάνα. Αυτό το ευαίσθητο όργανο είναι διαφορετικό από άλλους τύπους φασματόμετρων επειδή μπορεί να λάβει τόσο φασματικές όσο και χωρικές αναγνώσεις. Είναι ιδιαίτερα ικανός στον προσδιορισμό της σύνθεσης των αερίων. Οι χωρικές παρατηρήσεις έχουν μια ευρεία-στενή άποψη, ύψους μόνο ενός εικονοστοιχείου και 60 εικονοστοιχείων. Η φασματική διάσταση είναι 1.024 pixel ανά χωρικό pixel. Επιπλέον, είναι ικανό να τραβάει τόσες πολλές εικόνες που μπορεί να δημιουργήσει ταινίες για να δείξει τους τρόπους με τους οποίους αυτό το υλικό μετακινείται από άλλες δυνάμεις. Αυτό παρείχε ένα κατακόρυφο προφίλ των κύριων συστατικών των ατμοσφαιρικών στρωμάτων που έχουν παρόμοιο προφίλ θερμοκρασίας με τη Γη.
Η στενή προσέγγιση πραγματοποιήθηκε πριν ο Cassini πέρασε από το επίπεδο δακτυλίου του Κρόνου και επέστρεψε μερικές από τις καλύτερες κοντινές εικόνες του συστήματος δακτυλίου μέχρι σήμερα. Στη συνέχεια, ο Cassini άρχισε να χρησιμοποιεί το ραντάρ του για να χαρτογραφήσει μέρος του επιφανειακού εδάφους του Τιτάνα σε μια μικρή γωνία ηλιακής φάσης. Το πείραμα έψαχνε σημάδια καυτών σημείων στην επιφάνεια του φεγγαριού που θα έδειχναν την παρουσία ενεργών κρυο-ηφαιστείων, ακόμη και φωτισμού στην ατμόσφαιρα του Τιτάνα.
Ο ανιχνευτής προσγείωσης Huygens μήκους 2,6 μέτρων θα χωριστεί από το μητρικό του πλοίο την Παραμονή των Χριστουγέννων, ταξιδεύοντας προς τον Τιτάνα και θα εισέλθει στην ατμόσφαιρα του φεγγαριού στις 14 Ιανουαρίου. Μεγάλο μέρος της επιστήμης του Huygens θα πραγματοποιηθεί κατά τη διάρκεια της ατμοσφαιρικής αξιοπρέπειας του, το οποίο θα μεταδοθεί στο Cassini και στη συνέχεια θα μεταδοθεί πίσω στους περιμένοντες επιστήμονες και τα μέσα ενημέρωσης της Γης. Εάν ο Huygens προσγειωθεί επιτυχώς στον Τιτάνα, θα είναι ένα σημαντικό μπόνους για την αποστολή.
Ο Huygens θα προσπαθήσει να προσδιορίσει την προέλευση της ατμόσφαιρας μοριακού αζώτου του Τιτάνα. Οι πλανητικοί επιστήμονες θέλουν να απαντήσουν στο ερώτημα: «Είναι η ατμόσφαιρα του Τιτάνα πρωταρχική (συσσωρευμένη κατά τον σχηματισμό του Τιτάνα) ή αρχικά προστέθηκε ως αμμωνία, η οποία στη συνέχεια διαλύθηκε για να σχηματίσει άζωτο και υδρογόνο;»
Εάν το άζωτο από το ηλιακό νεφέλωμα (από το οποίο σχηματίστηκε το ηλιακό μας σύστημα) ήταν η πηγή αζώτου στον Τιτάνα, τότε θα πρέπει να διατηρηθεί η αναλογία αργού προς άζωτο στο ηλιακό νεφέλωμα. Ένα τέτοιο εύρημα θα σήμαινε ότι βρήκαμε πραγματικά ένα δείγμα των «πρωτότυπων» πλανητικών ατμοσφαιρών του Ηλιακού μας Συστήματος
Ο Huygens θα προσπαθήσει επίσης να ανιχνεύσει κεραυνούς στον Τιτάνα. Η εκτεταμένη ατμόσφαιρα του Τιτάνα μπορεί να φιλοξενήσει ηλεκτρικές καταιγίδες και κεραυνούς σαν τη Γη. Αν και δεν έχουν παρατηρηθεί μέχρι στιγμής αποδείξεις αστραπής στον Τιτάνα, η αποστολή Cassini Huygens παρέχει την ευκαιρία να προσδιοριστεί εάν υπάρχει τέτοια αστραπή. Εκτός από την οπτική αναζήτηση για κεραυνό, η μελέτη των κυμάτων πλάσματος στην περιοχή του Τιτάνα μπορεί να προσφέρει μια άλλη μέθοδο. Ο κεραυνός εκπέμπει μια ευρεία ζώνη ηλεκτρομαγνητικών εκπομπών, μέρος της οποίας μπορεί να εξαπλωθεί κατά μήκος γραμμών μαγνητικού πεδίου ως εκπομπή σφυρίγματος.
Από τον ανταποκριτή της επιστήμης Richard Pearson