En décembre 1980, Voyager 1 prit les premières images d'Encelade mais la résolution était faible. On put observer une surface lisse, apparemment dépourvue de reliefs et de cratères. Comme pour des résolutions similaires, des cratères pouvaient être observés sur les autres satellites et que l'âge d'une surface dépend de la façon dont elle est cratérisée, on a déjà pu supposer que la surface d'Encelade était relativement jeune. Une analyse spectrale de la surface a montré qu'elle était composée de glace d'eau pure.

En août 1981, Voyager 2 permit d'obtenir des clichés avec une résolution de $1\, km/pixel$ pour l'hémisphère nord et une résolution plus faible jusqu'aux latitudes moyennes de l'hémisphère Sud. La région polaire Sud fut mal couverte et faiblement résolue. Ces images montrèrent qu'Encelade n'était pas juste une boule de glace totalement lisse mais présentait des régions diverses du point de vue géologique, témoignant d'une longue histoire mouvementée.

• Les terrains les plus anciens sont fortement cratérisés et les cratères sont déformés par différents mécanismes (dont la relaxation visqueuse).
• Certains terrains montrent des sillons linéaires et étroits avec des reliefs de l'échelle du km. Certaines fractures en traversent même d'autres!
• Les régions les plus jeunes sont plus lisses.

Date des survols Distance minimale 17/02/2005 1259 km 09/03/2005 497 km 14/07/2005 168 km 12/03/2008 995 km

La sonde Cassini étudie Saturne, ses satellites et ses anneaux depuis 2004. A l'heure actuelle, trois survols d'Encelade on étés effectués, avec des distances minimales d'approche différentes. De nombreuses informations ont étés recueillies lors de ces rencontres. Un quatrième survol aura lieu en 2008. Lors du premier survol, la sonde a enregistré une déflection, autour d'Encelade, du champ magnétique de Saturne. Cette déflection du champ est due à la présence d'une atmosphère ténue (contenant des ions) autour du satellite. La masse d'Encelade est trop faible pour retenir une atmosphère, puisque la gravité est de 0.006 fois celle de la Terre. Donc l'atmosphère doit être renouvelée au fur et à mesure qu'elle s'échappe.

Le mécanisme de renouvellement est l'activité cryovolcanique. L'atmosphère qui s'échappe va alors alimenter l'anneau E. C'est pourquoi l'endroit ou l'anneau E est le plus dense est en fait l'orbite d'Encelade. Sans Encelade, l'anneau E disparaîtrait en quelques milliers d'années. Le deuxième survol permis d'établir que la source des ions perturbant la magnétosphère de Saturne était située dans les régions polaires Sud.

Les régions qui apparaissent plus lisses sur les clichés de la sonde Voyager 2 apparaissent avec une meilleure résolution comme étant finement fracturées. La région polaire Sud a été photographiée de près lors du troisième survol. La surface y est fortement striées et encombrée de blocs de glace de 10 à 100 m de larges et presque entièrement dépourvues de cratères d'impact.

A une échelle globale, le pole Sud est marqué par 4 grandes fractures parallèles d'environ 130 km de long, 1 à 2 km de large, 500 m de profondeur et séparées d'environ 35 km. On les a surnommées les Griffures du Tigre. Une analyse des intersections entre les différentes failles de la région a montré que des fractures sont les plus récentes formations géologiques de la région polaire Sud.

Autour de ces griffures, à une latitude d'environ 55°S, s'étend une chaîne circulaire de fractures sinueuses dont l'origine pourrait être une modification globale de la forme d'Encelade, c'est-à-dire une diminution du diamètre entre les deux pôles.

L'atmosphère est composée de vapeur d'eau et de microcristaux de givre. Cette atmosphère n'est en rien comparable à l'atmosphère terrestre. Elle est ténue et uniquement localisée au dessus des régions polaires Sud. Elle est renouvelée en permanence par des émissions de matériaux par les griffures du tigre ou par des zones proches. En effet, alors que la surface d'Encelade présente une température moyenne de -201°C (72 K), ces fractures sont plus chaudes, attaignant jusqu'à -133°C (140 K). De plus, on observe près de ces failles de la glace cristalline (et donc formée récemment). C'est donc au niveau de ces fractures que les mécanismes de cryovolcanisme ont lieu et que la vapeur d'eau est éjectée sous forme de geyser. Une grande partie de la vapeur retombe au sol en se cristallisant, à cause de la faible température, tandis que l'autre partie (environ 1%) va alimenter l'anneau E.

Un geyser a été observé en novembre 2005, alors que Cassini s'éloignait d'Encelade. La lumière du Soleil, situé derrière Encelade par rapport à la sonde, était diffusée par le panache. Le panache était constitué de plusieurs jets culminant à 500 km d'altitude (c'est-à-dire aussi haut que le diamètre même d'Encelade). Le phénomène a été observé plusieurs mois, il ne s'agit donc pas d'un évènement isolé.

Une hypothèse concernant le mécanisme exact des geysers est que la vapeur d'eau provient de réservoirs d'eau liquide situés sous la surface. L'hypothèse d'une sublimation de la glace a été rejetée à cause des observations des rapports des quantités de glace et de vapeur et de l'analyse de la taille des particules de glace.

Pour avoir un réservoir d'eau liquide sous la surface il faut que la température atteignent au moins 0°C (273 K). En dessous de 7 m sous la surface, les conditions de températures et de pression permettent l'existence d'eau sous forme liquide et dans un état stable. Si la pression vient soudainement à baisser, à cause d'une fracture dans la croute de glace, une partie de l'eau va se transformer en vapeur et l'autre partie en glace. Lors de ce processus le volume du mélange vapeur/glace est passé à 24000 fois celui occupé par la même quantité d'eau mais à l'état liquide. Le mélange sort donc par la faille à cause du manque de place. Les geysers obtenus sont des jets très fins culminant très haut.

Le volcanisme du pole Sud est donc en quelque sorte un volcanisme de point chaud, puisque concentré en quelques régions particulières. Ce point chaud a pu se former n'importe où puis se réorienter vers le pole Sud. En effet, la région du point chaud est caractérisée par une densité plus faible que les régions voisines. Un corps en rotation est d'autant plus stable que l'essentiel de se masse se trouve près de son équateur. L'apparition d'un point chaud peut alors créer une réorientation de l'axe de rotation jusqu'à une configuration plus stable. La couronne entourant les griffures du tigre serait alors une conséquence de cette réorientation. Cette couronne est d'ailleurs similaire aux couronnes que l'on peut observer sur Miranda, un satellite d'Uranus à peine plus petit qu'Encelade.

La taille, la forme et la masse d'Encelade ont été déterminées de façon précise par Cassini. On peut directement en tirer sa densité mais pas la façon dont la masse est répartie à l'intérieur, c'est-à-dire sa structure interne. Sachant que la densité de la glace est de 0.93, différents modèles on étés envisagés:

• Une répartition homogène des masses, c'est-à-dire un mélange non différencié des glaces et des silicates, quelque soit la profondeur. Mais cela n'est pas en accord avec la surface entièrement faite de glace d'eau.
• Une fine croute de glace (environ 10 km d'épaisseur) en surface avec un mélange homogène de glace et de silicates à l'intérieur. Ce modèle est plus en accord avec la surface d'apparence entièrement glacée d'Encelade que le premier modèle.
• Une structure interne en couches, avec une croute de glace de 70 km d'épaisseur et un noyau de silicates de densité 2.7 (la densité des silicates terrestres est de 3.3).

On ne peut donc pas décider, vu les connaissances actuelles, quelle est la structure interne d'Encelade parmi les deux derniers modèles. Malgré tout le phénomène de cryovolcanisme nécessite des températures internes élevées pour avoir de l'eau liquide, ce qui indiquerait une structure bien différenciée pour permettre l'existence d'un noyau chauffé par les désintégrations radioactives et le chauffage de marée. Le noyau fournirait ensuite la chaleur nécessaire à la fonte de la glace. Pour expliquer le cryovolcanisme, l'existence de simples poches d'eau liquide est suffisante, mais on peut également envisager l'existence d'un océan global interne similaire à celui d'Europe.