其中含有原子氧，氧氣和臭氧，同時(shí)原子氫也是大氣的構(gòu)成成分之一而木衛(wèi)三上是否擁有電離層還尚未確定。木衛(wèi)三主要由硅酸鹽巖石和冰體構(gòu)成星體分層明顯，擁有一個(gè)富鐵的、流動(dòng)性的內(nèi)核。科學(xué)家推測(cè)在木衛(wèi)三表面之下200千米處存在一個(gè)被夾在兩層冰體之間的咸水海洋。
木衛(wèi)三表面存在兩種主要地形其中較暗的地區(qū)約占星體總面積的三分之一其間密布著撞擊坑，地質(zhì)年齡估計(jì)有40億年之久；其余地區(qū)較為明亮縱橫交錯(cuò)著大量的槽溝和山脊，其地質(zhì)年齡較前者稍小。明亮地區(qū)的破碎地質(zhì)構(gòu)造的產(chǎn)生原因至今仍是一個(gè)謎，有可能是潮汐熱所導(dǎo)致的構(gòu)造活動(dòng)造成的。
木衛(wèi)三是太陽(yáng)系中已知的唯一擁有磁圈的衛(wèi)星。它擁有一層稀薄的含氧大氣層，其中含有原子氧，氧氣和臭氧。而木衛(wèi)三上是否擁有電離層還尚未確定。
木衛(wèi)三內(nèi)部結(jié)構(gòu)木衛(wèi)三的平均密度為3，表明它是由近乎等量的巖石和水構(gòu)成的，后者主要以冰體形式存在冰體的質(zhì)量占衛(wèi)星總質(zhì)量的4650，
比之木衛(wèi)四稍低。此外可能還存在某些不穩(wěn)定的冰體，如氨的冰體。木衛(wèi)三巖石的確切構(gòu)成還不為人知，但是很可能接近于l型或ll型普通球粒隕石，這兩類(lèi)隕石較之h球粒隕石，所含的鐵和金屬鐵較少，而鐵氧化物較多在木衛(wèi)三上，以質(zhì)量計(jì)，鐵和硅的豐度比為，而在太陽(yáng)中，則為18。
木衛(wèi)三表面的反照率約為043。冰體水廣泛存在于其表面，比重達(dá)到5090，高出整體比重許多。利用近紅外光譜學(xué)，科學(xué)家們?cè)?04、125、15、20和30微米波長(zhǎng)段發(fā)現(xiàn)了強(qiáng)烈的冰體水的吸附帶。
明亮地帶的槽溝構(gòu)造可能含有較多的冰體，故顯得較為明亮。除了水外，對(duì)伽利略號(hào)和地基觀測(cè)站拍攝的高分辨率近紅外光譜和紫外線光譜結(jié)果的分析也顯示了其他物質(zhì)的存在，包括二氧化碳、二氧化硫，也可能還包括氰、硫酸氫鹽和多種有機(jī)化合物。此外伽利略號(hào)還在木衛(wèi)三表面發(fā)現(xiàn)了硫酸鎂、硫酸鈉等物質(zhì)這些鹽類(lèi)物質(zhì)可能來(lái)自于地表之下的海洋
木衛(wèi)三的表面是不對(duì)稱(chēng)的其同軌道方向的一面要亮于逆軌道方向的一面。這種狀況類(lèi)似于木衛(wèi)二，而和木衛(wèi)四的狀況正好相反。此外，木衛(wèi)三同軌道方向一面似乎富含二氧化硫。而二氧化碳在兩個(gè)半球的分布則相對(duì)均勻盡管在極地地區(qū)并未觀測(cè)到它的存在。木衛(wèi)三上的撞擊坑（除了一個(gè)之外）并不富含二氧化碳，這點(diǎn)也與木衛(wèi)四不同。木衛(wèi)三的二氧化碳可能在過(guò)去的一段時(shí)期已經(jīng)被消耗殆盡了。
木衛(wèi)三的地層結(jié)構(gòu)已經(jīng)充分分化，它含有一個(gè)由硫化亞鐵和鐵構(gòu)成的內(nèi)核、由硅酸鹽構(gòu)成的內(nèi)層地涵和由冰體構(gòu)成的外層地涵。這種結(jié)構(gòu)得到了由伽利略號(hào)在數(shù)次飛掠中所測(cè)定的木衛(wèi)三本身較低的無(wú)量綱轉(zhuǎn)動(dòng)慣量——數(shù)值為03105± 00028——的支持事實(shí)上木衛(wèi)三是太陽(yáng)系中轉(zhuǎn)動(dòng)慣量最小的固態(tài)天體。伽利略號(hào)探測(cè)到的木衛(wèi)三本身固有的磁場(chǎng)則與其富鐵的、流動(dòng)的內(nèi)核有關(guān)。擁有高電導(dǎo)率的液態(tài)鐵的對(duì)流是產(chǎn)生磁場(chǎng)的最合理模式。
木衛(wèi)三內(nèi)部不同層次的厚度取決于硅酸鹽的構(gòu)成成分（其中部分為橄欖石和輝石）以及內(nèi)核中硫元素的數(shù)量。最可能的情況是其內(nèi)核半徑達(dá)到700900千米，外層冰質(zhì)地涵厚度達(dá)1000千米，其余部分則為硅酸鹽質(zhì)地涵。
n3，硅酸鹽質(zhì)地涵的密度為34–36g3。與地球內(nèi)核結(jié)構(gòu)類(lèi)似，某些產(chǎn)生磁場(chǎng)的模型要求在鐵硫化亞鐵液態(tài)內(nèi)核之中還存在著一個(gè)純鐵構(gòu)成的固態(tài)內(nèi)核。若是這種類(lèi)型的內(nèi)核，則其半徑最大可能為500千米。木衛(wèi)三內(nèi)核的溫度可能高達(dá)15001700k，壓力高達(dá)100千巴（100億帕）。
木衛(wèi)三據(jù)探測(cè)含有太陽(yáng)系最多的液態(tài)水。哈勃望遠(yuǎn)鏡通過(guò)分析木衛(wèi)三的極光光譜，估算出其海洋深達(dá)400千米。還有科學(xué)
