Покинув Табору в середине декабря, экспедиция вышла к текущей на запад, в Танганьику, реке Малагараси и далее следовала вдоль нее с незначительными отклонениями вплоть до самого озера. Английские исследователи добрались до него буквально еле живыми. Кроме малярии оба они страдали какой-то местной болезнью глаз. Путешественники отнеслись к своему открытию без особого восторга. Спик увидел "вместо большого озера только туман и дымку". Бёртон писал, что вначале был ужасно огорчен, что пожертвовал здоровьем ради такого незначительного события. Но, выйдя из леса на обрывистом берегу озера, он пришел в "восторг и восхищение". 13 февраля 1858 года Бёртон первым из европейцев бросил взгляд на "обширное пространство светлейшей и нежнейшей голубизны", лежащее "в лоне гор". Стаи уток, цапель, бакланов и пеликанов гнездились у берега, густо поросшего тростником. На севере и на юге водная гладь уходила за горизонт, ширина же озера оказалась гораздо меньше той, какую приписывали ему миссионеры: с того места, где находился Бёртон, была отчетливо видна горная стена на противоположной, западной его стороне.
Путешественники остановились в Кавеле (Уджиджи) и после кратковременного отдыха, не без труда достав лодки, приступили к исследованию Танганьики. В первое плавание по озеру пустился один Спик, к тому времени уже немного окрепший, тогда как Бёртон был еще слишком слаб для такой поездки. Обследовав небольшой участок восточного берега Танганьики к югу от Кавеле, Спик пересек озеро и побывал на расположенном у его западного берега острове Касенге.
Здесь ему рассказали, что у южной оконечности озера в него впадает большая река Марунгу, на севере же из Танганьики вытекает другая "очень большая река" - Рузизи. Река с таким названием в действительности не существует, но есть нагорье Марунгу, обрамляющее впадину Танганьики с юго-запада. Сведения о наличии стока у Танганьики в северном направлении Спик воспринял скептически, так как они противоречили уже сложившемуся у него на основании других рассказов представлению, что в той стороне озеро ограничено высокими горами. Последние он нанес на карту в виде подковообразного хребта, замыкающего озерную котловину с севера, причем полагал, что это и есть "Лунные горы" древних; основание для такого вывода Спик видел в том, что они находятся недалеко от "Лунной страны" (один из возможных переводов названия Уньямвези). Марунгу же, по его мнению, должна была скорее не впадать, а вытекать из Танганьики, соединяя ее с лежащим южнее озером Ньяса.
Географические результаты личных исследований Спика во время его поездки по озеру, занявшей почти весь март 1858 года, были, в общем, довольно незначительными. Впрочем, состояние здоровья Спика, вероятно, и не позволяло требовать от него большего. Бёртона сильно заинтересовало сообщение о реке Рузизи, якобы вытекающей из озера на севере: у него зародилась мысль, что это и есть Нил (в существование гипотетических "Лунных гор" Спика он не верил). Для проверки полученных сведений англичане отправились в новое плавание, теперь уже вдвоем. Миновав далеко выступающий в озеро полуостров Убвари (принятый ими за остров), они прибыли в конце апреля в деревню Увира близ северной оконечности Танганьики. Тут все надежды Бёртона найти исток Нила рухнули. "Мне нанесли визит, - рассказывает он, -три рослых сына султана (то есть местного вождя)... Сразу же был затронут вопрос о таинственной реке, вытекающей из озера. Все они заявили, что бывали на ней, предлагали проводить и меня, но единодушно утверждали - и вся толпа присутствующих подтвердила их слова, - что "Рузизи" впадает в Танганьику, а не вытекает из нее. На сердце у меня стало тоскливо".
Никаких оснований сомневаться в словах африканцев, которые, действительно, полностью соответствовали истине, у Бёртона не было, и Рузизи сразу утратила для него всякий интерес. Так и не побывав на этой реке, путешественники вернулись в середине мая в Кавеле и в конце того же месяца двинулись в обратный путь.
Английские исследователи повидали только северную, меньшую часть Танганьики, общее же представление о размерах и конфигурации озера составили главным образом по рассказам арабских купцов. Основываясь на этих данных, Бёртон оценивал длину озера менее чем в 460 километров (в действительности около 650 километров). Полученная Спиком цифра высоты озера над уровнем моря - немногим более 560 метров - была значительно меньше истинной (средняя отметка уровня Танганьики в настоящее время - 774 метра, в конце же 50-х годов прошлого века уровень озера располагался выше, на отметке порядка 780 метров); эта ошибка объяснялась, по-видимому, неисправностью экспедиционного гипсотермометра. Глубину озера путешественники не измеряли из-за отсутствия у них лотлиня, но, учитывая общие особенности морфологии озерной котловины, а также некоторые технические детали местного рыболовного промысла, пришли к правильному выводу о том, что она должна быть очень большой (хотя, конечно, не подозревали, что это озеро - второе по глубине на земном шаре после Байкала).
Открытие Танганьики явилось в то же время первым знакомством европейцев с Западным рифтом, или Центральноафриканским грабеном - западной ветвью Восточноафриканской рифтовой системы. Любопытно, что Бёртон, вообще-то довольно далекий от геологии, высказал правильное предположение относительно происхождения озера. "Его общее простирание, - писал он, -параллельно внутриафриканской линии вулканической деятельности, протягивающейся от Гондара на юг через районы вокруг Килимангао (Килиманджаро)... Общее строение, как и в случае Мертвого моря, наводит на мысль о вулканической депрессии..." Напомним, что тогда под вулканизмом понимались все проявления деятельности внутренних сил Земли; проведенная же Бёртоном аналогия с уже хорошо знакомым в то время ученым Мертвым морем ясно показывает, что он имел в виду сбросовый генезис озерной котловины.
Вопрос о стоке Танганьики остался неразрешенным; Бёртон не исключал возможности, что это озеро бессточное. Путешественники слышали также о расположенном к юго-востоку от Танганьики, между ней и Ньясой, еще одном озере - Руква; некоторые рассказы позволяли думать, что оно, по крайней мере, в дождливое время года, сообщается с Танганьикой (в действительности никакой связи между этими озерами нет).
На обратном пути, в Таборе, экспедиция задержалась из-за болезни Бёртона, который слег с очередным приступом малярии. Спику удалось убедить своего начальника отпустить его в самостоятельный маршрут: он отправился на поиски озера Ньянза, или Укереве, находящегося по рассказам арабов севернее Танганьики. Спик вышел к нему 30 июля 1858 года неподалеку от Мванзы. Местное название озера - Ньянза, то есть "большая вода", - было, в сущности, именем нарицательным, обозначающим всякий крупный водоем. Спик добавил к нему имя английской королевы. Так на карте появилось название Виктория-Ньянза (ныне просто Виктория). "Я больше не сомневался, что из озера, плещущегося у моих ног, берет начало та самая река, истоки которой породили столько слухов и стали целью стольких исследователей" (то есть Нил), писал Спик.
Ожидавший Спика в Таборе Бёртон встретил его восторженный рассказ о новом открытии весьма прохладно. Гипотезу о связи Виктории-Ньянзы с Нилом он сразу же отверг и, как иронизировал потом Спик, "позаботился, разумеется, о том, чтобы отделить (на карте) мое озеро от Нила своими Лунными горами". Горная цепь, отгораживающая бассейн Нила от озерной области, значилась и на ранних картах; однако, когда шла речь о том, что Нил может начинаться в озере Танганьика, Бёртон, видимо, готов был отказаться от представлений о существовании такого широтно-ориентированного водораздела, теперь же почему-то вновь возымел к ним полное доверие. Он явно не хотел, чтобы найденная не им, а Спиком Виктория-Ньянза оказалась местом зарождения Нила, прекрасно понимая, что его более удачливый спутник вовсе не собирается делить с ним славу этого открытия.
