Titan är Saturns största måne, och det är mer som en planet än en måne i många avseenden.

Den har en tjock atmosfär och vind, floder, sjöar gjorda av kolväten som metan, och ett flytande vattenhav. Att förstå dess atmosfär kan hjälpa oss i sökandet efter liv på andra planeter.

Därav spänningen i juli då ett sällsynt tillfälle fanns att studera Titan vidare, från här på jorden. Den 18 juli klockan 23:05 (WAST, Western Australian time) Titan passerade framför en svag stjärna, sett av observatörer över större delen av Australien.

Den här tillställningen, känd som en ockultation, varade bara några minuter och cirka 2% av stjärnans ljus blockerades av Titans atmosfär.

Effekten var så liten att det krävdes stora teleskop och en speciell kamera för att spela in den. Men de insamlade uppgifterna bör ha djupa konsekvenser för vår förståelse av atmosfären i en annan värld.

Undersöker Titans atmosfär

Forskare har utvecklat en mycket smart teknik för att undersöka Titans atmosfär med hjälp av stjärnokultationer. När Titan går in och ut ur en ockultation, stjärnans ljus skulle belysa atmosfären bakifrån, men blockeras av själva månen.

Forskare registrerar sedan subtila förändringar i stjärnans ljusstyrka under några minuter, som representerar en profil av atmosfärens densitet med höjd.

Denna metod användes för att studera Titans atmosfär innan, under en stjärnokultation 2003.

Men 2005, när Cassinis Huygens landare kom till Titan och steg ner till dess yta, den atmosfäriska profilen mätt från dess instrument stämde inte med den som härrörde från ockultationen 2003. Detta drev frågan om hur varierande tillståndet i Titans atmosfär är.

Sedan Cassini -uppdraget avslutades 2017, NASA:s Karsten Schindler sa att det var stort intresse för nya atmosfäriska observationer från ockultationer:"Ockultationer är fortfarande det enda sättet att studera Titans övre atmosfär och dess utveckling under överskådlig framtid."

Nedräkning till ockultationen i juli

Så hur gjordes de senaste observationerna, och hur samlades uppgifterna in?

Från luften, planen var att ockultationen den 18 juli skulle spelas in med en kamera monterad på ett teleskop av Stratospheric Observatory of Infrared Astronomy (SOFIA) ombord på ett Boeing 747 -flygplan.

Det stämmer:ett teleskop monterat inuti ett modifierat passagerarplan som avbildar ett objekt mer än 1 miljard kilometer bort! SOFIA skulle flyga över molnen mellan Australien och Nya Zeeland.

Från marken, flera anläggningar i Australien skulle försöka spela in ockultationen.

University of Western Australia's Zadko Telescope, ligger cirka 80 km norr om Perth (se karta, Nedan), identifierades av NASA som en markanläggning som är tillräckligt känslig för att bidra till projektet.

Den mest uppenbara avtalsbrytaren var vädret. Juli är en av de regnigaste månaderna på Zadko -teleskopet. Men, som vi fick reda på, det fanns andra oförutsedda utmaningar.

Tre dagar till ockultation

NASA:s Karsten Schindler anlände till UWA:s forskningsplats, på Gingin, måndagen den 16 juli, beväpnad med ett fodral fyllt med känsliga kameror, kablar och elektronik.

Kameran var nyckeln för att spela in händelsen. Den nuvarande Zadko -teleskopkameran kan inte spela in tillräckligt snabbt för att fånga de snabba förändringarna i ljusstyrkan hos den ockulterade stjärnan.

Zadko -teleskopet var utrustat med en snabb fotografering (en ram varannan sekund), NASA -kamera, mer som en filmkamera än en vanlig astronomisk kamera. Efter timmar med installation, det nya bildsystemet behövde testas.

Tyvärr, observatorietaket skulle inte öppna på grund av en defekt sensor. Inget måndagstest, men Hej, hade vi fortfarande tisdag att testa systemet? Ingenjörer på plats försökte fixa sensorn redo för tisdag.

Två dagar till ockultation

På tisdag, Jag fick följande textmeddelande från webbplatsen. "23:07:Regnsensor fungerar men grumlar ... heja Arie. Så ingen chans att testa kameran och väderprognosen för onsdagen var dyster."

Ockultationsdagen

Trots molnet och nästan konstanta regnskurar, team ockulation (Karsten, Arie och John) var på plats redo att börja rikta teleskopet och aktivera avbildningen.

"Fram till 22.00 regnade det fortfarande, "Karsten berättade för mig nästa morgon." Sedan hände ett mirakel. "

Mindre än en timme före evenemanget, och han sa att vädret förändrades.

"Molnen tycktes förångas, lämnar en helt molnfri himmel med 100% synlighet. Jag har aldrig sett något liknande. "

Laget gick i aktion, riktar teleskopet mot målstjärnan, fokusera kameran. Vid den angivna ockulationstiden 23:05, Karsten tryckte på bildförvärvsknappen, gör att kameran kan ta hundratals bilder under några minuter.

Ivrig efter att se om data innehöll signaturen för ett ockulation, laget gjorde en preliminär analys inom några minuter. Ja, det fanns en tydlig ockulationssignatur, ett stort dopp i stjärnans ljusstyrka vid exakt den förutspådda tiden för ockulationen.

Nästa morgon fick jag veta att SOFIA också hade fångat händelsen.

De data som spelats in från de australiensiska markstationerna och av SOFIA kommer att analyseras under de kommande veckorna och publiceras i fackgranskade tidskrifter.

Men en sak som tidskrifterna inte kommer att lyfta fram är spänningen i observationen, och den enorma ansträngningen från några få personer som hjälpte till att skaffa dessa data som förhoppningsvis borde ge oss en bättre förståelse av atmosfären i Titan.

Denna artikel publicerades ursprungligen på The Conversation. Läs originalartikeln.