木星是太阳系中体积最大、形成时间最早的行星。木星的磁层范围大、粒子成分复杂，为研究木星的空间环境、物质能量传输过程、以及木星卫星的宜居性条件提供了理想场所，为研究太阳系的早期形成和演化过程提供了关键信息。迄今为止，“擀面杖”状的电子投掷角分布尚未在木星空间中被发现。由于这种分布蕴含了木星的磁场信息、电子加速信息和能量转换信息，是了解木星空间环境的重要窗口，因此一直以来都是科学家想要解决的关键科学问题。

        在此项工作中，曹晋滨、符慧山和合作者基于Juno卫星的探测数据，首次在木星的空间环境中发现了这一分布，并发现这种分布所呈现的电子通量主要出现在0°、90°和180°投掷角上(如图2所示)。他们对电子分布函数进行拟合分析，发现在木星磁层中仅有超热能段的电子呈现出擀面杖分布，这与先前在地球磁层中的观测吻合，意味着这一物理过程在太阳系天体中具有普适性。同时，他们建立物理模型成功复现所观测到的现象。基于物理模型，他们认为在木星磁层的“偶极化锋面”后面存在全球性的费米加速和局地的回旋加速(如图2所示)。这两种加速机制联合起来造就了这一有趣的分布特征。

哨声波是一种基本的电磁辐射，其完整色散关系(频率-波长关系)的实验测定一直以来是一个难题。特别是在高温介质中，哨声波的群速度色散具有实际应用价值，但从未得到卫星观测的验证。

课题组利用地球磁尾这个天然的超热等离子体实验室，结合MMS卫星的观测数据以及自助开发的波动分析方法DRAFT，首次测定了超热(Te > 5keV)等离子体中哨声波的色散关系。实验的结果与动力学理论高度吻合，并揭示了哨声波在高温下的传播特征，证实了哨声波群速度由正到负的演化。

该研究加深了我们对空间等离子体波的理解，为受控无线电的激发和传输提供了新的思路。

        地球磁层顶是一个离子尺度的边界层，该边界层将地球磁层与太阳风分开。在这一边界层附近，能量转换过程频繁发生。以往的研究表明，发生在磁层顶边界层附近的能量转换往往与磁重联过程相关。课题组利用MMS卫星的高精度观测数据，揭示了磁层顶边界层处的一种新的能量转换机制。

        该机制由磁扭曲结构产生的强灯丝电流与低混杂波的波动电场共同驱动，能够产生非常高效的能量转换，其能量转换率可达20 nW/m3。基于FOTE方法的分析结果证实了电子尺度上的强灯丝电流是由局地的磁扭曲结构所驱动的。 该研究促进了我们对地球磁层顶边界层处能量转换过程的理解。