近日，我校“太阳爆发及其对行星空间环境的影响”攀登团队取得新的工作进展，团队磁层物理组博士生姚淑涛在南极考察期间坚持科研，与合作者首次在太空中观测到由电子激发的镜像模结构，研究结果发表于国际权威期刊The Astrophysical Journal Letters（期刊影响因子8.3）。

镜像模是等离子体中的一种基本物理过程，广泛地存在于在空间与实验室等离子体中，并扮演着非常重要的角色。镜像模可以交换电磁场与粒子的能量、激发电波动与等离子体不稳定性，为湍流提供能量，并可能携带着激发源区（如太阳日冕）的等离子体加热加速等信息。在早先的诸多研究中，人们认为镜像模是由离子参与激发并维持的，而电子由于其质量远远小于离子等原因，被认为很难激发类似的模式，仅有很少的理论与计算机模拟研究预言了电子的可能作用。

姚淑涛等人利用美国宇航局发射的Magnetospheric Multiscale (MMS) 卫星超高精度的磁场和等离子体数据，首次在太空中实地观测到了由电子激发的镜像模结构，其结构深度甚至超过离子镜像模，这一发现打破了人们早先对镜像模中电子贡献的认知。该工作通过5点有力的证据确认了这一观测结果：

1.      结构冻结在背景等离子体流中；

2.      等离子体参数符合理论上电子镜像模的激发条件；

3.      热压和磁压呈现反相位关系；

4.      电子分布符合被镜像模捕获的特征；

5.      具有镜像模结构系列出现的特征。

图1. MMS卫星观测到的三例电子镜像模结构与卫星位置。

图2.事件1的磁场和等离子体参数。

文章详细分析了电子磁镜模结构发生的条件，发现其与太阳风共转相互作用区（corotating interaction region, CIR）有着非常好的对应关系，推测它们可能产生于CIR与地球磁层相互作用期间。这些发现对认识电子尺度等离子体的基本物理过程，以及太阳风与地球磁层相互作用过程方面都具有重要意义。

文章的第一作者姚淑涛在南极考察期间完成了数据分析和撰写论文等主要工作。期间正值极夜，常有十级以上的大风和暴雪，姚淑涛克服严峻考验，反而把方圆三千万平方公里只有几十名人类存在、长达三个月没有阳光的条件，看作静下心来思考问题的好时间，做出了高质量的工作，文章从投稿到被接受，历时不到两周。

此外，科考期间姚淑涛还拍摄了多幅极光摄影作品，并多次被央视等媒体报道。

附论文链接地址：https://doi.org/10.3847/2041-8213/AB3398.

附部分央视新闻：

1.      https://www.newscctv.net/219news/video.html?videoId=79CE33DC-9CA5-FCAF-783F-1F07C47252EC

2.      https://www.newscctv.net/219news/video.html?videoId=78F3AF81-0191-21DA-836E-A26792926557

3.      http://app.cntv.cn/special/cportal/columnv722/index.html?id=d0d2523bbb8f453da823e20f048f84c2&fromapp=cctvnews&columnID=ColuSSSQbjqtPhDYENI2cfng160812

部分极光摄影作品：