Через четыре года после этого открытия планету облетела экспедиция Оттеншельда, который изучал Солярис с «Лаокоона» и двух вспомогательных космолётов.[2] Эта экспедиция носила характер предварительной разведки, тем более что высадиться на планету она не могла. Учёные запустили на экваториальные и полярные орбиты большое количество автоматических спутников-наблюдателей. Спутники должны были главным образом измерять гравитационные потенциалы. Кроме того, изучался океан, почти целиком покрывающий планету, и немногочисленные возвышающиеся над его поверхностью плоскогорья. Их общая площадь оказалась меньше, чем территория Европы, хотя Солярис имел диаметр на двадцать процентов больше земного. Эти лоскутки скалистой пустынной суши, разбросанные как попало, скопились главным образом в Южном полушарии. Был также определён состав атмосферы, лишённой кислорода, и произведены чрезвычайно точные измерения плотности планеты, альбедо и других астрономических показателей.[3] Как и ожидалось, ни на жалких клочках суши, ни в океане не удалось обнаружить никаких следов жизни.
В течение дальнейших десяти лет Солярис, теперь уже находящийся в центре внимания всех наблюдателей этого района, демонстрировал поразительную тенденцию к сохранению своей, вне всякого сомнения, гравитационно-нестабильной орбиты. Запахло было скандалом, так как вину за такие результаты наблюдений пытались возложить (заботясь о благе науки) то на определённых людей, то на вычислительные машины, которыми они пользовались.
Отсутствие средств задержало отправку специальной соляристической экспедиции ещё на три года, вплоть до того момента, когда Шеннон, укомплектовавший команду, получил от института три космических корабля тоннажа «С» космодромного класса. За полтора года до прибытия экспедиции, которая вылетела с альфы Водолея, другая исследовательская группа по поручению института вывела на околосоляристическую орбиту автоматический сателлоид — Луну-247. Этот сателлоид после трёх последовательных реконструкций, отделённых друг от друга десятками лет, работает до сегодняшнего дня. Данные, которые он собрал, окончательно подтвердили выводы экспедиции Оттеншельда об активном характере движения океана.
Один корабль Шеннона остался на дальней орбите, два других после предварительных приготовлений сели у Южного полюса планеты на скалистом клочке суши, который занимает около тысячи квадратных километров. Работа экспедиции закончилась через восемнадцать месяцев и прошла очень успешно, за исключением одного несчастного случая, вызванного неисправностью аппаратуры. Однако учёные экспедиции раскололись на два враждующих лагеря. Предметом спора стал океан. На основании анализов он был признан органическим образованием (назвать его живым никто ещё не решался). Но если биологи видели в нём организм весьма примитивный, что-то вроде одной чудовищно разросшейся жидкой клетки (они называли её «добиологическая формация»), которая окружила всю планету студенистой оболочкой, местами глубиной в несколько километров, то астрономы и физики утверждали, что это должна быть чрезвычайно высокоорганизованная структура, сложностью своего строения превосходящая земные организмы, коль скоро она в состоянии активно влиять на форму планетной орбиты. Никакой иной причины, объясняющей стабилизацию Соляриса, открыто не было. Кроме того, планетофизики установили связь между определёнными процессами, происходящими в плазменном океане, и локальными колебаниями гравитационного потенциала, которые зависели от океанического «обмена веществ».
