Президент Королевского Географического общества Р. И. Мерчисон, изучив составленную им карту, согласился с тем, что Виктория-Ньянза может быть истоком Нила, и предложил Спику отправиться туда снова. Вскоре Королевское Географическое общество приступило к организации новой восточноафриканской экспедиции, которая должна была достичь нильских истоков со стороны Занзибара и спуститься вниз по великой реке, непосредственно связав тем самым маршрут Бёртона и Спика с маршрутами исследователей, продвигавшихся по долине Нила с севера. Начальником экспедиции был назначен Спик, его помощником - Джеймс Огастес Грант (1827-1892), шотландец по происхождению, в прошлом служивший офицером в Индии и некоторое время бывший партнером Спика по охоте, человек рассудительный и самоотверженный. Экспедиция обошлась британскому правительству в 2500 фунтов. Одновременно Королевское Географическое общество поручило известному путешественнику по нильским странам Джону Питрику, назначенному британским консулом в Хартуме, организовать встречную экспедицию из Судана, чтобы оказать Спику и Гранту помощь по их прибытии на Бахр-эль-Джебель; согласно достигнутой договоренности, Питрик должен был ожидать их в Гондокоро с припасами судами.
В августе 1860 года Спик и Грант прибыли в Занзибар, и уже 2 октября караваном, насчитывавшим более двухсот человек, двинулись из окрестностей Багамойо к Великим озерам. Добравшись в январе 1861 года до Табора уже знакомым Спику путем, англичане двинулись отсюда на северо-северо-запад караванной тропой, которая вела в расположенное к западу от Виктории-Ньянзы государство Карагве и далее на север - в государство Уганда (Буганда). Они пробирались через районы, опустошенные голодом, междоусобными войнами охотой за рабами, где господствовало лишь право сильнейшего. Только ценой больших издержек (на этот раз путешественники располагали, кроме прочего еще и золотыми часами, пятьюдесятью ружьями и горами других подарков) Спик и Грант смогли добраться до озера Виктория.
В ноябре 1861 года путешественники, наконец, прибыли в Карагве, государство на западном берегу озера. Правитель этой страны Руманика встретил чужеземцев очень предупредительно, обеспечил провизией, дал сопровождающих и охотно поделился своими знаниями. Руманика произвел на них самое хорошее впечатление своим радушием, умом и любознательностью. По его данным Спик составил карту района. Правитель указал им путь и в соседнее королевство Буганду. Из деревни Руманики Спик и Грант увидели высящиеся далеко на западе, на территории соседней страны - Руанды, вулканические горы Мфумбиро (Муфумбиро, Вирунга). "Конусы Мфумбиро в Руанде, - сообщает Спик, - которые, как я полагаю, достигают 10 000 футов (то есть около 3000 метров; в действительности эти горы еще выше, самый высокий вулкан, Карисимби, достигает 4507 метров), являются, говорят, высочайшими из "Лунных гор". У их подножия имеются соляные и медные копи, а также горячие источники". Путешественники слышали также о лежащем за этими горами "озере Рузиэи", которое дает начало одноименной реке, впадающей в Танганьику; это были первые дошедшие до европейцев сведения об озере Киву.
Важным географическим объектом, с которым английские исследователи смогли познакомиться во время пребывания у Руманики, была река Кагера, или Китан-гуле, - крупнейший приток Виктории-Ньянзы. Впервые Спик повидал ее 3 декабря 1861 года. Таким образом, ему принадлежит честь открытия не только главного резервуара Нила - озера Виктория, но и впадающей в него большой реки, которую в настоящее время принято считать главным истоком Нила.
В начале января 1862 года в Карагве прибыло посольство из Буганды, король которой Мтеса услышал о прибытии невиданных белых людей и теперь приглашал их погостить у него. Распрощавшись с Руманикой, Спик в сопровождении посланцев Мтесы отправился в Буганду. Грант, у которого сильно разболелась нога, вынужден был задержаться в Карагве.
За Кагерой, в пределах Буганды, путь экспедиции приблизился к берегам Виктории-Ньянзы (до того он проходил на значительном расстоянии к западу от нее), и Спик мог снова полюбоваться "своим озером", на этот раз с северной его стороны.
Во время путешествия на север он переплыл в лодке широкую реку, которую назвал "благородным потоком". Это была Кагера, полноводный приток озера Виктория.
Если во владениях Руманики условия жизни казались удивительными, то в Буганде Спик увидел "нечто большее, чем богатство и благополучие. Вся страна - это картина умиротворенной красоты на фоне бесконечного озера". Жители, в основном представители народа ганда, занимались земледелием. Они выращивали бананы, бататы, бобы, просо и другие культуры, ловили в озере рыбу. Ловкие мастера строили искусно украшенные лодки, занимались выделкой кож, гончарным делом и обработкой металлов Особую роль в ремесленном производстве играло изготовление тканей из волокон фикусовых растений.
19 февраля 1862 года караван прибыл в резиденцию Мтесы, расположенную недалеко от современной Кампалы. Спика ожидал официальный прием. Одетые в козьи шкуры музыканты торжественно и с шумом провели его через ворота в резиденцию (всего ворот было восемь). Резиденция (насчитывавшая более пятидесяти хижин) располагалась на холме Рубага, неподалеку от сегодняшней Кампалы. И вот он предстал перед кабака (правителем) Мтесой I. Это был молодой человек с коротко подстриженными волосами, одетый в традиционную накидку из плетеной ткани. Увидев Спика, он поднес к губам расшитый золотом шелковый платок, чтобы скрыть смех по поводу такого необычного визитера, которому предстояло четыре с половиной месяца быть его пленником. Описывая свои встречи с Мтесой, Спик старался показать, что тоже вел себя по-королевски, вынуждая тем самым монарха проявлять уважение. К сожалению, он заблуждался и вводил в заблуждение своих читателей: довольно часто ситуация выглядела так, как будто кабака принимал обоих европейцев за неуклюжих придворных шутов и забавлялся их странным поведением. Ведь владыки Буганды были истинными королями. Мтеса I, исключительно твердо правивший страной, происходил из старинного знатного рода, отстоявшего свою власть в кровавых столкновениях не только с соседним государством Уньоро, но и в собственной стране.
При дворе Мтесы Спик провел почти полгода. В конце мая к нему присоединился Грант. Мтеса долго не хотел отпускать своих гостей, но, в конце концов, они добились у него разрешения продолжать путешествие, а также посетить вытекающую из озера реку, которую местные жители называли Кивирой и которая, по твердому убеждению Спика, не могла быть нечем иным, как Нилом.
7 июля 1862 года английские исследователи выступили из резиденции Мтесы. В Уньоро пологие зеленые холмы Буганды сменились обрывистыми гранитными скалами, многочисленными озерами и реками. Вскоре они вновь ненадолго расстались: Грант с основной частью каравана двинулся на северо-запад, в соседнюю страну Уньоро (Буньоро), а Спик повернул на восток и 21 июля вышел к Кивире у селения Урондогани. "Наконец-то я стоял на берегу Нила", - с глубоким удовлетворением записал он в свой дневник. Неделей позже, 28 июля 1862 года, пройдя левым берегом реки вверх по ее течению, путешественник увидел и место ее зарождения: узкую горловину, через которую из озера вырывался мощный поток и тут же низвергался со скалистого уступа небольшим, но живописным водопадом Рипон.
"Камни", как ганда называют водопад, представляют самое интересное зрелище из того, что я видел в Африке... - писал Спик. -И хотя ландшафт был прекрасен, мои ожидания не были полностью удовлетворены, поскольку склон небольшой горы закрывал вид на большую часть озера и сам водопад, образованный скалистым уступом около 12 футов в высоту и от 400 до 500 футов в ширину. И, тем не менее, этот вид надолго приковывает к себе внимание зрителя. Рокот бушующей воды, тысячи рыб, изо всех сил прыгающих вверх навстречу потоку, рыбаки... вышедшие из лодок и расположившиеся со своими рыболовными снастями и крючьями на каждом камне, крокодилы и бегемоты, сонно лежащие в воде, переправа, тянущаяся через реку выше водопада, стадо, пригнанное к краю озера на водопой. Все это вместе с привлекательнейшими окрестностями - невысокими горами, на вершинах поросшими травой, а на склонах и у подножия деревьями, - создает такую гармоничную картину, что лучше вряд ли можно себе вообразить".
Спик считал, что цель экспедиции достигнута: "Я видел, что старый отец-Нил, вне всякого сомнения, начинается в Виктории-Ньянзе, и это озеро, как я и предсказывал, является великим истоком священной реки. Самые отдаленные воды, то есть головной исток Нила, - это южная оконечность озера, расположенная близко к третьему градусу южной широты, из чего следует, что Нил имеет поразительную длину, протекая по прямой линии на протяжении более тридцати четырех градусов широты, или свыше 2300 миль..."
Подытоживая всю имевшуюся в его распоряжении информацию о Виктории-Ньянзе, Спик подчеркивал, что с западной стороны, как он лично убедился, это озеро принимает лишь один крупный приток - Китангуле (Кагеру), с востока же, по рассказам арабских торговцев, в него не впадает ни одной сколько-нибудь значительной реки, и вообще тот край орошен гораздо более скудно. До Спика дошли также слухи о существовании к востоку от Виктории-Ньянзы какого-то "соленого озера", якобы связанного с ней протокой; он склонен был отождествлять его с тем "соленым озером Баринго", о котором слышал Крапф, но, исходя из наличия у этого озера сообщения с Ньянзой, сомневался в том, что оно действительно соленое.
Но каковы, собственно, доказательства того, что его открытия 1858 года и водопад Рипон относятся к одному и тому же озеру? Почему река, вытекающая из него, обязательно Нил? Разумеется, эти вопросы мучили Спика, и он сделал попытку спуститься вниз на лодках по Сомерсету (это название, в честь своего родного графства Сомерсетшир, он дал Кивире). Однако сделать это ему не удалось, так как предоставленный Мтесой конвой отказался его сопровождать. Догнав Гранта на пути в Буньоро (Уньоро), Спик вместе с ним снова вышел к той же реке значительно ниже по ее течению.