红外分光术在1.04、1.25、1.5、2.0和3.0微米波长段发现了强烈的水冰吸收带。冰普遍存在于木卫四表面，比重介于25－50%之间。天文学家对伽利略号和地基观测站拍摄的高分辨率近红外光谱及紫外线光谱照片进行分析后，发现了多种非水溶性物质，例如含镁与铁的水合硅酸盐、二氧化碳、二氧化硫，可能还包括氨和多种有机化合物。光谱分析的数据显示即使在很小的区域内，该天体表面的物质构成也极度复杂。冰构成的小面积、明亮斑块与岩石、冰混合物构成的斑块互相混杂，而广大的黑暗区域则由非冰物质所构成。木卫四的表面并不对称：