源自于电离层的外逃冷等离子体在被地球磁层捕获后受到对流和共转电场的共同作用下，在磁层内部会形成一个密度非常高的区域，该区域被称之为等离子体层。当地磁活动较为剧烈时，等离子体层外部的冷等离子体会被增强磁层对流驱动而剥离，逐渐向向阳面磁层运动，有时会到达日侧磁层顶而形成等离子体层羽状结构（Plume）。因此，在磁层顶的磁层一侧经常能观测到大量源自于等离子体层的冷离子。这些冷离子能通过改变阿尔芬速度和重联率来影响磁层顶的磁重联过程。这些冷离子也会在重联发生过程中得到加速或者加热。然而，它们如何被加速或加热的仍不清楚，被加速或加热后将何去何从也远未清楚。

我们（张清和等）利用美国THEMIS卫星在2013年1月17日穿越日侧磁层顶附近的实地观测数据，结合全球分布的GPS TEC沿地球磁力线的投影数据，证实了磁层顶附近确实存在众多的冷离子。通过详细分析发现，这些冷离子只在磁层顶发生磁场重联时才被加速或者加热（如图1所示）。通过对卫星部分穿越一个磁重联层的实地观测数据的深入分析，我们发现：磁层顶附近磁层一侧的冷离子在重联层中是被逐步的加速或加热的，这一加速或加热过程可能是由重联层中的旋转间断和慢激波分别来实现的（如图2所示）。通过进一步的计算这些冷离子的被加速后的速度，我们推算这些冷离子有可能沿着磁力线逃离地球而进入行星际空间。 这可能是粒子逃逸出地球空间的最为有效的途径。该结果有助于深入理解磁重联和离子加速过程以及地球离子逃逸过程。

该研究结果已经被Science Bulletin接受（Zhang Qing-He, et al., In Press, 2017），将于近期发表。该研究受国家自然科学基金和山东省自然科学基金以及国际空间研究所北京（ISSI-BJ）等的资助。

图1、THEMIS E卫星穿越磁层顶附近的实地观测数据，从上到下分别为卫星探测的磁场、离子梳密度、离子温度、离子速度、离子能通量和电子能通量随时间的变化情况。

图2、卫星对重联层部分穿越及其所应观测到离子的速度和能通量示意图