磁場重聯(lián)被認為是太陽風物質(zhì)能量進入地球磁層的最重要方式，但長期以來由于觀測手段的限制，人們對其中的具體物理過程依然缺乏了解。近年來得益于MMS衛(wèi)星的高精度觀測數(shù)據(jù)，人們開始能夠?qū)ζ湫〕叨入娮觿恿W過程進行深入研究。這其中的一個重要進展就是在磁場重聯(lián)的中心擴散區(qū)及其附近發(fā)現(xiàn)了各種復雜的不穩(wěn)定的電子速度分布函數(shù)，這些電子分布的產(chǎn)生，演化和其在重聯(lián)中的作用引起人們極大關注。而其中這些不穩(wěn)定電子分布如何在重聯(lián)中心擴散區(qū)的下游重新演化成較為穩(wěn)定的電子分布函數(shù)也是一個重要課題。

　　針對上述問題，空間天氣學國家重點實驗室唐斌斌副研究員，李文亞副研究員，王赤研究員同中國科學技術大學陶鑫教授，吳一凡博士，瑞典空間物理研究所（Uppsala）Daniel Graham博士，美國洛斯·阿拉莫斯國家試驗室（LANL）Ari Le博士等和其它科研機構的合作者一起對一個磁層頂非對稱引導場重聯(lián)事件進行了細致分析，結(jié)果發(fā)現(xiàn)在重聯(lián)出流區(qū)存在不穩(wěn)定的電子雙向束流，這些束流激發(fā)的高頻電場振蕩可能對電子分布函數(shù)的快速演化有著重要作用。

　　在該觀測事件中，平均間距約30km的4顆MMS衛(wèi)星觀測到了顯著不同電子分布：其中一顆衛(wèi)星觀測到了沿磁場方向的電子雙向束流，而其它三顆衛(wèi)星則觀測到了幾乎各向同性的穩(wěn)定電子分布。是什么原因造成了觀測中電子速度分布函數(shù)在極小間隔中的顯著差異呢？ 研究者發(fā)現(xiàn)了伴隨電子雙向束流存在大振幅高頻電場振蕩。粒子模擬和理論分析等顯示這些高頻電場振蕩是由電子雙流不穩(wěn)定性所激發(fā)，而激發(fā)的高頻電場振蕩可以通過波粒相互作用快速改變電子分布，從而使得整個電子分布變得更加穩(wěn)定。

　　該研究表明電子微觀不穩(wěn)定性在磁場重聯(lián)出流區(qū)電子分布函數(shù)的快速演化中扮演的重要角色，而快速演化的電子分布函數(shù)也為我們深入分析磁場重聯(lián)中的電子尺度過程提出了新的挑戰(zhàn)。目前該研究成果發(fā)表于Geophysical Research Letters。

　　Citation: Tang, B. B., Li, W. Y., Le, A., Graham, D. B., Wu, Y. F., Wang, C., et al.. (2020).Electron mixing and isotropization in the exhaust of asymmetric magnetic reconnection with a guide field. Geophysical Research Letters, 47, e2020GL087159 . https://doi.org/10.1029/2020GL087159

　　圖一： MMS不同衛(wèi)星在重聯(lián)出流區(qū)觀測到的有顯著差異的電子分布(左)和電子雙向束流在粒子模擬中的起因(右)。

　　圖二：電子雙流不穩(wěn)定性和相關高頻電場擾動。