讓華楓驚奇的是潮汐熱能在兩種地形中均可見(jiàn)到，但是在暗區(qū)中分布的更為密集：這一區(qū)域遭遇過(guò)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(lái)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(wú)法確定其確切年齡）。和月球類(lèi)似，在35-40億年之前，木衛(wèi)三經(jīng)歷過(guò)一個(gè)隕石猛烈轟擊的時(shí)期如果這種情況屬實(shí)，那么這個(gè)時(shí)期在太陽(yáng)系內(nèi)曾經(jīng)發(fā)生了大規(guī)模的轟擊事件，而這個(gè)時(shí)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(shuō)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(duì)年輕的撞擊坑，其向外發(fā)散的輻射線(xiàn)還清晰可見(jiàn)。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(huì)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(jiàn)，只留下一種被稱(chēng)為變余結(jié)構(gòu)（英語(yǔ)：palimpsest）的殘跡
    木衛(wèi)三的顯著特征包括一個(gè)被稱(chēng)為伽利略區(qū)的較暗平原，這個(gè)區(qū)域內(nèi)的槽溝呈同心環(huán)分布，可能是在一個(gè)地質(zhì)活動(dòng)時(shí)期內(nèi)形成的。另外一個(gè)顯著特征則是木衛(wèi)三的兩個(gè)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(hào)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(kuò)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(hào)的觀測(cè)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(tái)工作的印度、英國(guó)和美國(guó)天文學(xué)家聯(lián)合團(tuán)隊(duì)宣稱(chēng)他們?cè)谝淮窝谛乾F(xiàn)象中探測(cè)到了木衛(wèi)三的大氣，當(dāng)時(shí)木星正從一顆恒星之前通過(guò)。他們估計(jì)其大氣壓約為1微巴（0.1帕）。
    1979年旅行者1號(hào)在飛掠過(guò)木星之時(shí)，借助當(dāng)時(shí)的一次掩星現(xiàn)象進(jìn)行了類(lèi)似的觀測(cè)，但是得到了不同的結(jié)果。旅行者1號(hào)的掩星觀測(cè)法使用短于200納米波長(zhǎng)的遠(yuǎn)紫外線(xiàn)光譜進(jìn)行觀測(cè)，這比之1972年的可見(jiàn)光譜觀測(cè)法，在測(cè)定氣體存在與否方面要精確得多。
    旅行者1號(hào)的觀測(cè)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1.5×10?cm3，對(duì)應(yīng)的壓力小于2.5×10?微巴。后一個(gè)數(shù)據(jù)較之1972年的數(shù)據(jù)要小了5個(gè)數(shù)量級(jí)，說(shuō)明早期的估計(jì)太過(guò)于樂(lè)觀了，
    木衛(wèi)三表面的假色溫度圖不過(guò)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(diǎn)類(lèi)似于木衛(wèi)二的大氣。哈勃望遠(yuǎn)鏡在130.4納米到135.6納米段的遠(yuǎn)紫外線(xiàn)光譜區(qū)探測(cè)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(shí)所發(fā)出的，這表明木衛(wèi)三上存在著以O(shè)?分子為主的中性大氣。其表面微粒數(shù)量密度在1.2-7×10?cm3范圍之間，相應(yīng)的表面壓力為0.2-1.2×10?微巴。這些數(shù)值在旅行者號(hào)1981年探測(cè)的數(shù)值上限之內(nèi)。這種微量級(jí)的氧氣濃度不足以維持生命存在；其來(lái)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(guò)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(cè)到的大氣光并不像木衛(wèi)二上的同類(lèi)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(gè)亮點(diǎn)，其中兩個(gè)都處于緯度50°地區(qū)——即木衛(wèi)三磁圈的擴(kuò)散場(chǎng)線(xiàn)和聚集場(chǎng)線(xiàn)的交界處。同時(shí)也有人認(rèn)為亮點(diǎn)可能是等離子體在下落過(guò)程中切割擴(kuò)散場(chǎng)線(xiàn)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?yàn)檠醴肿邮窃谠馐軄?lái)自磁圈和太陽(yáng)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(zhēng)議。伽利略號(hào)的部分觀測(cè)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(cè)則毫無(wú)所獲。通過(guò)各種觀測(cè)所測(cè)定的木衛(wèi)三表面的電子密度處于400-2,500cm3范圍之間。及至2008年，木衛(wèi)三電離層的各項(xiàng)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(duì)藏于木衛(wèi)三表層冰體中的氣體進(jìn)行測(cè)量。1996年，科學(xué)家們公布了針對(duì)臭氧的測(cè)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(shí)，就會(huì)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(huì)上移。而相反的，隨著緯度的提高臭氧的吸收光譜則會(huì)下移。實(shí)驗(yàn)室的模擬試驗(yàn)表明，在木衛(wèi)三上表面溫度高于100K的地區(qū)，O?并不會(huì)聚合在一起，而是擴(kuò)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(kāi)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(wú)所獲。據(jù)