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古时期土卫九曾是一颗彗星，可能是从太阳系飞入的彗星，“卡西尼”号的研究能解释清楚土卫九的古代历史。如果一切顺利，“卡西尼”号会飞抵距土卫九仅2000千米的地方对它的表面进行详细拍照。科学家预计，照片质量将比1981年Voyager探测器拍摄的照片清晰1000倍，能仔细分辨直径为15米的物体。然后“卡西尼”号会继续飞向土星和其他的卫星，虽然在土星轨道上的飞行还会持续4年时间，但“卡西尼”号将永远不会再返回土卫九。科学家计算后指出，“卡西尼”号会在6月14日拍摄到土卫九的照片。
“卡西尼-惠更斯”号探测器的主要目的是研究土星卫星土卫六，土卫六上大气密度超过地球大气一个数量级，主要由氮气以及甲烷和乙烷组成。土卫六被浓浓的橙-二氧化碳雾所笼罩，这雾是甲烷在太阳光作用下发生分解而在大气层上层形成，这雾幕使安装在Pioneer 和 Voyager探测器（分别在20世纪70和80年代飞近土卫六）上的摄像机无法穿透。在太阳光紫外线作用下甲烷分子分解物会与其他大气成分起反应，形成有机物质滴并降落在土卫六表面上，结果在土卫六上形成有机物海洋。
许多科学家认为，在土卫六上存在有类似地球上水循环的甲烷循环。另一些科学家则认为，甲烷会由于地质作用过程而进入土卫六大气压内部。根据某些假设，在土卫六存在的46亿年期间，土卫六表面的粘稠有机物层的厚度已达到800米。
“卡西尼”号探测器应向土卫六表面释放“惠更斯”探测器，最初设想，“卡西尼”号将接收来自土卫六表面“惠更斯”的呼叫信号，“惠更斯”将以20000千米/小时的速度降落在土卫六表面。但是在这种情况下信号失真会非常强烈，最有价值部分的信息会丢失。为了使损失降至最低，必须对计划操作的一系列参数进行测量，例如在“惠更斯”工作时接收它信号的“卡西尼”号将位于离开土卫六约65000千米，这个距离比原先计划的距离大约远50倍。
“惠更斯”将会在2.5小时里利用降落伞降落，进行一次时间不长的通讯，“惠更斯”在土卫六表面的“寿命”很短——3～30分钟。但是在这短暂时间里收集和转发的信息在“卡西尼”号全部长期飞行中非常重要，对土卫六富含氮气的稠密大气进行“充分”研究之后，科学家希望能大致揭开地球上生命诞生的奥秘。
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