5巴，粒子密度为4×108公分。因为这层大气相当稀薄，其物质只需要四天就会逃逸殆尽，故一定有气体来源不断维持其含量，来源可能是冰质地壳中升华出来的干冰，这种情况与木卫四表面明亮地区瘤状地形的冰升华形成假说相契合。伽利略号在数次飞掠中首次发现木卫四的电离层，其高电子密度为7－17公分，密度与大气中二氧化碳的光致电离作用效果不尽符合，所以有些天文学家预测该大气层主要成分应该是氧气（含量为二氧化碳的10倍到100倍），但是目前尚未在大气层中探测到氧气的存在。天文学家根据哈伯太空望远镜观测结果计算出大气浓度上限