讓華楓驚奇的是潮汐熱能在兩種地形中均可見到，但是在暗區(qū)中分布的更為密集這一區(qū)域遭遇過大規(guī)模的隕石轟擊，因而撞擊坑的分布呈飽和狀態(tài)。

    較為明亮的槽溝地形區(qū)分布的撞擊坑則較少，在這里由于構(gòu)造變形而發(fā)育起來的地形成為了主要地質(zhì)特征。

    撞擊坑的密度表明暗區(qū)的地質(zhì)年齡達(dá)到了40億年，接近于月球上的高地地形的地質(zhì)年齡；而槽溝地形則稍微年輕一些（但是無法確定其確切年齡）。和月球類似，在3540億年之前，木衛(wèi)三經(jīng)歷過一個隕石猛烈轟擊的時期如果這種情況屬實，那么這個時期在太陽系內(nèi)曾經(jīng)發(fā)生了大規(guī)模的轟擊事件，而這個時期之后轟擊率又大為降低在亮區(qū)中，既有撞擊坑覆蓋于槽溝之上的情況，也有槽溝切割撞擊坑的情況，這說明其中的部分槽溝地質(zhì)年齡也十分古老。

    木衛(wèi)三上也存在相對年輕的撞擊坑，其向外發(fā)散的輻射線還清晰可見。木衛(wèi)三的撞擊坑深度不及月球和水星上的，這可能是由于木衛(wèi)三的冰質(zhì)地層質(zhì)地薄弱，會發(fā)生位移，從而能夠轉(zhuǎn)移一部分的撞擊力量許多地質(zhì)年代久遠(yuǎn)的撞擊坑的坑體結(jié)構(gòu)已經(jīng)消失不見，只留下一種被稱為變余結(jié)構(gòu)（英語palipsest）的殘跡

    木衛(wèi)三的顯著特征包括一個被稱為伽利略區(qū)的較暗平原，這個區(qū)域內(nèi)的槽溝呈同心環(huán)分布，可能是在一個地質(zhì)活動時期內(nèi)形成的。另外一個顯著特征則是木衛(wèi)三的兩個極冠，其構(gòu)成成分可能是霜體。這層霜體延伸至緯度為40°的地區(qū)。旅行者號首次發(fā)現(xiàn)了木衛(wèi)三的極冠。目前有兩種解釋極冠形成的理論，一種認(rèn)為是高緯度的冰體擴散所致，另一種認(rèn)為是外空間的等離子態(tài)冰體轟擊所產(chǎn)生的。伽利略號的觀測結(jié)果更傾向于后一種理論，

    1972年，一支在印度尼西亞的波斯查天文臺工作的印度、英國和美國天文學(xué)家聯(lián)合團隊宣稱他們在一次掩星現(xiàn)象中探測到了木衛(wèi)三的大氣，當(dāng)時木星正從一顆恒星之前通過。他們估計其大氣壓約為1微巴（01帕）。

    1979年旅行者1號在飛掠過木星之時，借助當(dāng)時的一次掩星現(xiàn)象進(jìn)行了類似的觀測，但是得到了不同的結(jié)果。旅行者1號的掩星觀測法使用短于200納米波長的遠(yuǎn)紫外線光譜進(jìn)行觀測，這比之1972年的可見光譜觀測法，在測定氣體存在與否方面要精確得多。

    旅行者1號的觀測數(shù)據(jù)表明木衛(wèi)三上并不存在大氣，其表面的微粒數(shù)量密度最高只有15x10?3，對應(yīng)的壓力小于25x10?微巴。后一個數(shù)據(jù)較之1972年的數(shù)據(jù)要小了5個數(shù)量級，說明早期的估計太過于樂觀了，

    木衛(wèi)三表面的假色溫度圖不過1995年哈勃空間望遠(yuǎn)鏡發(fā)現(xiàn)了木衛(wèi)三上存在稀薄的、以氧為主要成分的大氣，這點類似于木衛(wèi)二的大氣。哈勃望遠(yuǎn)鏡在1304納米到1356納米段的遠(yuǎn)紫外線光譜區(qū)探測到了原子氧的大氣光。

    這種大氣光是分子氧遭受電子轟擊而離解時所發(fā)出的，這表明木衛(wèi)三上存在著以o?分子為主的中性大氣。其表面微粒數(shù)量密度在127x10?3范圍之間，相應(yīng)的表面壓力為0212x10?微巴。這些數(shù)值在旅行者號1981年探測的數(shù)值上限之內(nèi)。這種微量級的氧氣濃度不足以維持生命存在；其來源可能是木衛(wèi)三表面的冰體在輻射作用下分解為氫氣和氧氣的過程，其中氫氣由于其原子量較低，很快就逃逸出木衛(wèi)三了。

    木衛(wèi)三上觀測到的大氣光并不像木衛(wèi)二上的同類現(xiàn)象一般在空間分布上呈現(xiàn)均一性。哈勃望遠(yuǎn)鏡在木衛(wèi)三的南北半球發(fā)現(xiàn)了數(shù)個亮點，其中兩個都處于緯度50°地區(qū)——即木衛(wèi)三磁圈的擴散場線和聚集場線的交界處。同時也有人認(rèn)為亮點可能是等離子體在下落過程中切割擴散場線所形成的極光。

    中性大氣層的存在著木衛(wèi)三上也應(yīng)該存在電離層，因為氧分子是在遭受來自磁圈和太陽遠(yuǎn)紫外輻射的高能電子轟擊之后而電離的。但是和大氣層一樣，木衛(wèi)三電離層的性質(zhì)也引發(fā)了爭議。伽利略號的部分觀測發(fā)現(xiàn)在木衛(wèi)三表面的電子密度較高，表明其存在電離層，但是其他觀測則毫無所獲。通過各種觀測所測定的木衛(wèi)三表面的電子密度處于4002,5003范圍之間。及至2008年，木衛(wèi)三電離層的各項參數(shù)仍未被精確確定。

    證明木衛(wèi)三含氧大氣存在的另一種方法是對藏于木衛(wèi)三表層冰體中的氣體進(jìn)行測量。1996年，科學(xué)家們公布了針對臭氧的測量結(jié)果。1997年，光譜分析揭示了分子氧的二聚體（或雙原子分子）吸收功能，即當(dāng)氧分子處于濃相狀態(tài)時，就會出現(xiàn)這種吸收功能，而如果分子氧藏于冰體之中，則吸收功能最佳。

    二聚體的吸收光譜位置更多的取決于緯度和經(jīng)度，而非表面的反照率——隨著緯度的提高，吸收光譜的位置就會上移。而相反的，隨著緯度的提高臭氧的吸收光譜則會下移。實驗室的模擬試驗表明，在木衛(wèi)三上表面溫度高于100k的地區(qū)，o?并不會聚合在一起，而是擴散至冰體中。

    當(dāng)在木衛(wèi)二上發(fā)現(xiàn)了鈉元素之后，科學(xué)家們便開始在木衛(wèi)三的大氣中尋找這種物質(zhì)，但是到了1997年都一無所獲。據(jù)估計，鈉在木衛(wèi)三上的豐度比木衛(wèi)二小13倍，這可能是因為其表面原本就缺乏該物質(zhì)或磁圈將這類高能原子擋開了。木衛(wèi)三大氣層中存在的另一種微量成分是原子氫，在距該衛(wèi)星表面3000千米的太空即已能觀測到氫原子的存在。其在星體表面的數(shù)量密度約為15x10?3。

    1995年至2000年間，伽利略號共6次近距離飛掠過木衛(wèi)三，發(fā)現(xiàn)該衛(wèi)星有一個獨立于木星磁場之外的、長期存在的、其本身所固有的磁矩，其大小估計為13x1013t·3，比水星的磁矩大三倍。其磁偶極子與木衛(wèi)三自轉(zhuǎn)軸的交角為176°，這意味著其磁極正對著木星磁場。磁層的北磁極位于軌道平面之下。

    由這個長期磁矩創(chuàng)造的偶極磁場在木衛(wèi)三赤道地區(qū)的強度為719±2納特斯拉，超過了此處的木星磁場強度——后者為120納特斯拉。木衛(wèi)三赤道地區(qū)的磁場正對著木星磁場，這使其場線有可能重新聚合。而其南北極地區(qū)的磁場強度則是赤道地區(qū)的兩倍為1440納特斯拉，

    長期存在的磁矩在木衛(wèi)三四周劃出一個空間，形成了一個嵌入木星磁場的小型磁層。木衛(wèi)三是太陽系中已知的唯一一顆擁有磁層的衛(wèi)星。其磁層直徑達(dá)45rg(rg=2,6312千米)。在木衛(wèi)三上緯度低于30°的地區(qū)，其磁層的場線是閉合的，在這個區(qū)域，帶電粒子（如電子和離子）均被捕獲，進(jìn)而形成輻射帶。

    磁層中所含的主要離子為單個的離子化的氧原子——o ——這點與木衛(wèi)三含氧大氣層的特征相吻合。而在緯度高于30°的極冠地區(qū)場線則向外擴散，連接著木衛(wèi)三和木星的電離層。在這些地區(qū)已經(jīng)發(fā)現(xiàn)了高能（高達(dá)數(shù)十甚至數(shù)百千伏）的電子和離子，可能由此而形成了木衛(wèi)三極地地區(qū)的極光現(xiàn)象。另外，在極地地區(qū)不斷下落的重離子則發(fā)生了濺射運動最終使木衛(wèi)三表面的冰體變暗。

    木衛(wèi)三磁層和木星磁場的相互影響與太陽風(fēng)和地球磁場的相互作用在很多方面十分類似。如繞木星旋轉(zhuǎn)的等離子體對木衛(wèi)三逆軌道方向磁層的轟擊就非常像太陽風(fēng)對地球磁場的轟擊。主要的不同之處是等離子體流的速度——在地球上為超音速，而在木衛(wèi)三上為亞音速。由于其等離子體流速度為亞音速，所以在木衛(wèi)三逆軌道方向一面的磁場并未形成弓形激波。

    除了其本身固有的磁層外，木衛(wèi)三還擁有一個感應(yīng)產(chǎn)生的偶極磁場，其存在與木衛(wèi)三附近木星磁場強度的變化有關(guān)。該感應(yīng)磁場隨著木衛(wèi)三本身固有磁層方向的變化，交替呈放射狀面向木星或背向木星該磁場的強度較之木衛(wèi)三本身之磁場弱了一個數(shù)量級——前者磁赤道地區(qū)的場強為60納特斯拉，只及木星此處場強的一半。

    木衛(wèi)三的感應(yīng)磁場和木衛(wèi)四的以及木衛(wèi)二的感應(yīng)磁場十分相似，這表明該衛(wèi)星可能也擁有一個高電導(dǎo)率的地下海洋。由于木衛(wèi)三的內(nèi)部結(jié)構(gòu)已經(jīng)是徹底的分化型，且擁有一顆金屬內(nèi)核，所以其本身固有的磁層的產(chǎn)生方式可能與地球磁場的產(chǎn)生方式類似即是內(nèi)核物質(zhì)運動的結(jié)果。如果磁場是基于發(fā)電機原理的產(chǎn)物那么木衛(wèi)三的磁層就可能是由其內(nèi)核的成分對流運動所造成的。

    盡管已知木衛(wèi)三擁有一個鐵質(zhì)內(nèi)核，但是其磁層仍然顯得很神秘，特別是為何其他與之大小相同的衛(wèi)星都不擁有磁層。一些研究認(rèn)為在木衛(wèi)三這種相對較小的體積下，其內(nèi)核應(yīng)該早已被充分冷卻以致內(nèi)核的流動和磁場的產(chǎn)生都無以為繼。

    一種解釋聲稱能夠引起星體表面構(gòu)造變形的軌道共振也能夠起到維持磁層的作用即木衛(wèi)三的軌道離心率和潮汐熱作用由于某些軌道共振作用而出現(xiàn)增益，同時其地幔也起到了絕緣內(nèi)核，阻止其冷卻的作用另一種解釋認(rèn)為是地幔中的硅酸鹽巖石中殘留的磁性造成了這種磁層。如果該衛(wèi)星在過去曾經(jīng)擁有基于發(fā)電機原理產(chǎn)生的強大磁場，那么該理論就很有可能行得通。

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