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海卫一是环绕海王星运行的卫星中最大的一颗，它也是太阳系中最冷的天体之一，具有复杂的地质历史和一个相对来说比较年轻的表面。1846年10月10日威廉·拉塞尔（William Lassell）发现了海卫一（这是海王星被发现后第17天）。拉塞尔以为他还发现了海王星的一个环。虽然后来发现海王星的确有一个环，但是拉塞尔的发现还是值得怀疑，因为实际上海王星的环太暗了，不可能被拉塞尔用他的仪器发现。
海卫一的平均密度为2.061 g/cm³，在地质上估计含有15-35%固态冰及其他岩石物质。它拥有一层稀薄大气，其主要成分是氮，以及含有少量甲烷，整体大气压约为0.01毫巴。它的表面温度低于40K，但是至少为35.6K。这个最低温度的原因在于在这个温度下固体氮的相态发生变化，从六角形的晶体相态变为立方体的晶体相态。估计的最高温度的来源在于通过测量氮在海卫一大气中的蒸汽压，在这个蒸汽压下固态与气态平衡的温度低于40K。这说明海卫一的表面温度甚至低于冥王星的表面温度（44K）。海卫一地质活动活跃，其表面非常年轻，很少有撞击坑。旅行者2号观测到了多个冰火山或正在喷发著液氮、灰尘或甲烷混合物的喷泉，这些喷泉可以达到8千米的高度。不像木卫一表面的火山，海卫一表面的火山活动可能不是潮汐作用造成的，而是季节性的太阳照射所造成的。海卫一表面还有非常错综复杂的山脊和峡谷地形，它们可能是通过不断地融化和冻结所形成的。海卫一的表面面积为2300万平方公里，这相当于与地球表面面积的4.5%或者地球大陆面积的15.5%。
海卫一的“哈密瓜皮地形”是太阳系里最奇怪的一个地形之一。它的名称来自于它看上去象哈密瓜的瓜皮。其成因不明，但有可能它是由于氮的一再升华和凝结、倒塌、冰火山的一再掩盖造成的。虽然这里只有少数撞击坑，但一般认为这里是海卫一表面上最老的地形。北半球有可能大部分被这样的地形覆盖。
至今为止这个地形只有在海卫一上被发现。在这个地形上还有直径30至50千米的洼地。这些洼地可能不是撞击坑，因为它们的形状非常规则，弧度平滑。它们可能是由于粘的冰的爆发造成的。
海卫一上的冰火山是以非洲神话里的精灵命名的。海卫一是太阳系内少数有火山活动的天体。已知的太阳系内有火山活动的天体除了地球以外还包括：金星，木卫一和土卫二，另外，还有证据表明火星以前也有过火山活动。