估計(jì)，鈉在木衛(wèi)三上的豐度比木衛(wèi)二小13倍，這可能是因?yàn)槠浔砻嬖揪腿狈υ撐镔|(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1.5×10?cm3。
    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(gè)獨(dú)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(jì)為1.3×1013T·m3，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(gè)長期磁矩創(chuàng)造的偶極磁場在木衛(wèi)三赤道地區(qū)的強(qiáng)度為719±2納特斯拉，超過了此處的木星磁場強(qiáng)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(qiáng)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(gè)空間，形成了一個(gè)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)4-5RG(RG=2,631.2千米)。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(gè)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(gè)的離子化的氧原子——O+——這點(diǎn)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(kuò)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(yùn)動(dòng)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(gè)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(qiáng)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(qiáng)度較之木衛(wèi)三本身之磁場弱了一個(gè)數(shù)量級——前者磁赤道地區(qū)的場強(qiáng)為60納特斯拉，只及木星此處場強(qiáng)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(gè)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(yùn)動(dòng)的結(jié)果。如果磁場是基于發(fā)電機(jī)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(yùn)動(dòng)所造成的。
    盡管已知木衛(wèi)三擁有一個(gè)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(dòng)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(shí)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(jī)原理產(chǎn)生的強(qiáng)大磁場，那么該理論就很有可能行得通。