镜像模结构（magnetic mirror mode structures）是一种基本的等离子体结构，在空间等离子体环境中被广泛地观测到。这种结构在等离子体中不传播，并且其磁场强度与等离子体密度呈反相位关系。在早先的研究中，人们广泛地研究了镜像模结构的观测特征、物理机制，还提出了多种理论模型。但是，由于缺乏高精度的卫星数据，人们很难去研究其中的粒子运动特征与分布特点。

在本项工作中，基于Magnetospheric Multiscale（MMS）卫星的高精度数据，我们详细地研究了镜像模结构内的电子分布特征。研究表明，大多数电子被捕获在结构中磁谷的区域，呈现出“甜甜圈”一样的电子分布，如图1所示。此外我们还发现除了磁谷捕获的电子，在磁峰之间也存在着少量被捕获的电子，并与未被捕获的电子共存，如图2所示。

图1：“甜甜圈”状电子分布。

图2：镜像模结构与不同能量电子的投掷角分布。

为了理解这种特殊的电子甜甜圈分布，我们提出了两种可能的解释。

1.Betatron减速。结构发展过程中，磁谷处的磁场强度不断变深（降低），不断对电子进行Betatron减速。不同能量的电子分布不同，因此被减速的电子到新的能量段后，通量出现了错位，导致出现甜甜圈分布（如图3）。

2. 电子运动特征。电子在镜点被反射，垂直速度最大，在磁谷处平行速度达到最大。当画出结构内的电子分布时，就会出现类似甜甜圈的分布（如图4）。

图3：应用Betatron减速理论解释甜甜圈分布

图4：应用电子运动特征解释甜甜圈分布

在本研究中，我们利用MMS卫星高精度的数据，首次详细地研究了镜像模结构内的电子分布并讨论了多种可能的理论解释。早先的研究由于卫星精度限制很难进行分析研究。因此我们的发现，对研究空间中广泛存在的镜像模结构和与之类似的磁镜结构有重要的作用，同时也对相应的理论与模拟工作的发展起到了推动。

该研究工作由山东大学、中科院空间中心、伦敦大学学院、列日大学、中科院地质与地球物理研究所、科罗拉多大学、北京大学、哈尔滨工业大学、加州大学洛杉矶分校、北京航空航天大学、阿拉斯加大学、美国国家航空航天局等研究人员合作完成。感谢MMS卫星团队提供的观测数据。该研究受国家自然科学基金（41774153，41574157，41628402，41674165）、山东大学（威海）青年学者未来计划（2017WHWLJH08）等资助。

该结果已发表于Journal of Geophysical Research（Yao, S. T., Shi, Q. Q., Liu, J., Yao, Z. H., Guo, R. L., Ahmadi, N., et al. (2018). Electron dynamics in magnetosheath mirror-mode structures. Journal of Geophysical Research: Space Physics, 123, 5561–5570. https://doi.org/10.1029/2018JA025607）。

（全文链接：https://agupubs.onlinelibrary.wiley.com/doi/abs/10.1029/2018JA025607）