近日，中國科學(xué)院國家空間科學(xué)中心空間天氣學(xué)國家重點實驗室王赤研究員團隊的李文亞副研究員（第一作者&通訊作者）、唐斌斌副研究員，與瑞典空間物理研究所Daniel Bruce Graham（通訊作者）、南方科技大學(xué)劉凱軍教授等人合作，在磁場重聯(lián)電子擴散區(qū)中發(fā)現(xiàn)大振幅電子Bernstein波動，相關(guān)工作于2020年1月9日在《自然-通訊》(Nature Communications)期刊在線發(fā)表，題為Electron Bernstein waves driven by electron crescents near the diffusion region。 

　　磁場重聯(lián)（Magnetic Reconnection）是一種將磁場的能量轉(zhuǎn)化成等離子體能量的物理過程，造成了空間中眾多爆發(fā)性現(xiàn)象，例如太陽上的日冕物質(zhì)拋射（CME）和地球磁層中的磁暴和亞暴等。重聯(lián)率或重聯(lián)電場作為重聯(lián)快慢的表征，一直以來都是磁場重聯(lián)研究的核心問題。在空間無碰撞等離子體環(huán)境中，理論和數(shù)值模擬研究表明重聯(lián)點附近電子擴散區(qū)中的電子動力學(xué)過程有可能決定重聯(lián)電場。近些年，伴隨磁層多尺度衛(wèi)星（Magnetospheric Multiscale mission, MMS）的成功發(fā)射和對重聯(lián)電子尺度的首次測量，使得利用探測數(shù)據(jù)研究電子擴散區(qū)中的電子動力學(xué)過程成為可能。 

　　從2015年3月發(fā)射至今，MMS已經(jīng)穿越地球磁層頂過萬次，一次磁層頂穿越的典型探測時長為幾分鐘，而一個電子擴散區(qū)的典型探測時長只有0.5秒左右，電子擴散區(qū)的尋找與識別工作量巨大。該研究團組通過多年努力，在MMS的海量數(shù)據(jù)中尋找到9個新的電子擴散區(qū)事例，建立了獨立的研究電子擴散事例庫。 

示意圖

　　該研究團組對此事例庫中的一個電子擴散區(qū)事例進行深入研究發(fā)現(xiàn)，在重聯(lián)霍爾電流反轉(zhuǎn)的電子尺度邊界上，電子與磁力線解耦，電子有限回旋半徑效應(yīng)形成回旋異性月牙形分布函數(shù)(Agyrotropic crescent-shaped distribution)，激發(fā)了電子Bernstein波動。電子Bernstein波動，即電子回旋諧波，是一種電子回旋倍頻附近的高頻靜電波。利用MMS極限精度（7.5毫秒）的電子數(shù)據(jù)，研究發(fā)現(xiàn)電子Bernstein波動與回旋異性電子存在較強的波粒相互作用，使得表征各向異性的電子壓強張量非對角量降低，進而有可能影響重聯(lián)電場。相比早先研究較多的哨聲波和低混雜漂移波這樣的電子回旋頻率以下的較低頻波動，該研究表明以電子Bernstein波動為代表的高頻靜電波在重聯(lián)點附近可能扮演重要作用。

　　論文鏈接： 

　　W. Y. LI, D. B. Graham, Yu. V. Khotyaintsev,et al (2020), Electron Bernstein waves driven by electron crescents near the electron diffusion region, Nat Commun 11, 141, doi: 10.1038/s41467-019-13920-w. (https://www.nature.com/articles/s41467-019-13920-w).