磁场的迅速增强现象，即磁峰（magnetic peaks），在空间等离子体环境中被广泛地观测到。大量的研究表明，磁峰是行星际磁鞘内的一种常见现象。它们往往对应着磁通绳（flux ropes），或镜像模结构（magnetic mirror mode structures）。早先研究的磁峰，绝大部分是磁流体力学（MHD）尺度的结构。它们的空间尺度大多从几个地球半径到若干离子回旋半径（ρi），时间尺度从几分钟到几秒钟。
我们利用Magnetospheric Multiscale（MMS）卫星观测的高精度观测数据，在地球磁鞘内发现了一类电子回旋半径（ρe）尺度的磁峰结构，其空间与时间尺度分别为7 ρe和0.18秒。在其周围我们发现了强烈的电子涡旋流。研究表明这个涡旋流与磁峰结构是自洽的。下图展示了观测到的磁峰的详细参数：
图1：磁峰结构（黄色阴影）及其背景的详细参数。
通过对磁峰结构电流体系的分析，我们发现电流与磁场的增强是自洽的，如下图（图2左）所示。同时，研究发现结构内的电子能通量主要沿着磁力线方向（图2右），表明结构有可能位于靠近磁层顶的区域。
图2：磁峰结构电流与电子能通量分析。
通过下列方法我们进一步区分了该结构是镜像模结构，磁通绳，还是一类新的结构：
1. 我们利用多种多点卫星分析方法（MDD,STD,TIMING方法等），计算了结构在背景等离子体中的传播速度，结果表明结构是传播的。以往研究表明，镜像模结构在背景流中不传播，因此可以判断出本研究中的结构不属于镜像模结构。
2. 我们提出了一种新的方法，可以快速的判断结构的磁场位型。早先的研究中，人们往往将总磁场增强，磁场分量双极变化的结构判定为磁通绳结构。但是，汇聚型磁场结构（本研究中称为“磁瓶”结构）也具有相同的观测特征。如图3a-f所示，卫星穿过这两类结构，观测到了非常类似的磁场变化特征。但是这是两类完全不同的结构，不能根据简单的观测现象就做出判断。因此我们通过计算卫星的穿越路径与垂直于轴向的磁力线的夹角存在0°或180°(磁通绳)，还是90°（磁瓶）来区分这两类结构。如图3所示，g-h是我们的观测结果，左侧为本研究中的事例，右侧为一个磁通绳事件。因此，该类结构不属于以往研究中发现的镜像模结构和磁通绳，属于一类新的磁峰结构。其形成机制仍在讨论中。
图3：“磁瓶”与磁通绳结构的模型与判断方法示意图
早先的研究很少涉及电子尺度磁峰结构，同时也由于卫星数据的精度很难进行分析研究。因此我们的发现，对研究空间中电子尺度的物理过程具有重要的意义，同时也对相应的理论与模拟工作的发展起到了推动作用。
该研究工作由山东大学、中科院空间中心、中科院地质与地球物理研究所、伦敦大学学院、列日大学、哈尔滨工业大学、北京大学、阿拉斯加大学、加州大学洛杉矶分校、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和41628402）、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Geophysical Research Letters（Yao, S. T., Shi, Q. Q., Guo, R. L., Yao, Z. H., Tian, A. M., Degeling, A. W., … Liu, H.(2018). Magnetospheric Multiscale observations of electron scale magnetic peak. Geophysical Research Letters, 45, 527–537. https://doi.org/10.1002/2017GL075711）。
（全文链接：http://onlinelibrary.wiley.com/doi/10.1002/2017GL075711/epdf）
