卡西尼号太空船对土卫六（Titan\\泰腾星）大气层进行的专门调查表明该卫星大气层与地球有很多相似之处。

土卫六是太阳系内唯一拥有真正大气层的卫星。与地球大气层相似之处在于，首先，土卫六大气层主要由氮构成。而该卫星含量最丰富的一种成分是甲烷。惠更斯号探测器将确定氩的含量是否超过甲烷。甲烷是天然气的最主要成分，在土卫六大气层形成中起关键作用。其次，土卫六大气层的有机化学物质状况与早期地球大气层类似。

科学家利用卡西尼-惠更斯太空船上的红外光谱仪对土卫六的温度、风和化学成分进行了测量，并在实验室中模拟了土卫六的温度和湿度状况，测量该状况下甲烷的光谱。光谱测试表明，土卫六大气最上层甲烷温度高于下层密度更大的气层。卡西尼号复合红外线光谱仪能够测度远红外线辐射的强度，雷达与近红外光间无波长的光线。这些无波长、有辐射的光是土卫六大气层气体成分发出的。

其他一些关于卡西尼计划的研究表明土卫六的同温层温度及其类似于地球的各种风存在季节性变化。土卫六大气同温层的探测结果还显示该卫星北极点很多方面与地球北极点一样：低温,极地强风，多种混合物（土卫六的有机分子）不规则集合--让人联想到地球极地的臭氧洞。二者大气层最实质的成分是强风，这种强风隔离了极地空气，避免其与低纬度的空气混合。