ガニメデ (衛星)
このような大気発光は酸素分子が電子の衝突によって解離する際に発生し、酸素分子を主成分とする一定量の中性大気が存在する証拠と考えられる。表面での大気分子の数密度は (1.2-7)×10 cm の範囲であると考えられ、これは圧力に直すと 0.2〜1.2 μPa に相当する。この値はボイジャーによって1981年に得られていた大気圧力の上限値と矛盾しない。この酸素は生命が存在する証拠ではない。ガニメデの表面にある氷に放射が当たることによって水素と酸素に解離し、水素は原子量が小さいため急速に失われてしまう。ガニメデで観測された大気発光は、エウロパで見られるような空間的に一様なものではなかった。HST では北半球と南半球にある2つの明るい斑点が観測され、緯度 ±50° の付近であった。これはガニメデの磁気圏の磁力線が宇宙空間に開いているか閉じているかの境界線がある緯度と一致する。明るい斑点はおそらくは極のオーロラであり、開いた磁力線に沿ってプラズマが降下したことによって引き起こされたと考えられる。
酸素大気の存在を示す別の証拠は、ガニメデ表面の氷に捕獲されたガスのスペクトルを検出することで得られている。1996年にはオゾン (O3) の特徴を示すスペクトルが検出されている。
1995年にはガリレオが木星を周回する軌道に入り、1996年から2000年の間にガニメデに6回近接フライバイを行って観測した。これらのフライバイは G1、G2、G7、G8、G28とG29と呼ばれている。G2 では最も近いフライバイが行われ、この時はガニメデ表面から 264 km の距離にまで接近した。1996年のG1フライバイの際にガニメデの磁場が発見され、2001年には地下海の発見が公表された。ガリレオは多数の分光画像を送信し、そのデータからガニメデの表面に氷以外のいくつかの物質が発見された。最も新しいガニメデの近接観測は冥王星へ向かう最中のニュー・ホライズンズによって行われ、2007年の木星フライバイの際にエウロパとガニメデの地形図作成と組成マッピングを行った。
2021年6月8日、木星探査機ジュノーが1038km以内へ接近しフライバイ探査を行った。
ガニメデは木星から 1,070,400 km の距離を公転しており、ガリレオ衛星の中では内側から3番目である。公転周期はおよそ7日と3時間である。ガニメデは潮汐固定されており、自転周期と公転周期が同じで、同じ面を常に木星に向けている。そのためガニメデにおける一日は、7日と3時間に相当する。軌道はごくわずかな軌道離心率と軌道傾斜角を持っており、太陽やその他の惑星からの重力の摂動によって、軌道離心率と軌道傾斜角は数百年の時間スケールで準周期的な変動を起こしている。軌道離心率と軌道傾斜角の変動の範囲は、それぞれ 0.0009〜0.0022、0.05〜0.32° である。この軌道要素の変動のため、ガニメデの赤道傾斜角(ガニメデの自転軸と公転軸の成す角度)は 0〜0.33° の間を変化する。
ガニメデはエウロパとイオと軌道共鳴を起こしている。ガニメデが自身の軌道を一周する間にエウロパは軌道を二周、イオは四周する。イオとエウロパの合 (木星から見て同じ方向に2つの衛星が並ぶこと) は、常にイオが近点、エウロパが遠点にいる時に発生する。エウロパとガニメデの合も、エウロパが近点にいる時に発生する。イオとエウロパの合の経度とエウロパとガニメデの合の経度は同じ割合で変化し、そのために三重の合は発生しない。すなわち、イオとエウロパとガニメデの3つが木星から見て同じ方向に並ぶことは決して無い。このような複雑な軌道共鳴はラプラス共鳴と呼ばれる。
現在のラプラス共鳴では、ガニメデの軌道離心率は高い値に上昇することが出来ない。そのため現在の軌道離心率である0.0013という値は、過去に軌道離心率の上昇が可能だった時期の名残である可能性がある。
ガニメデの中心部には液体の鉄とニッケルが豊富な核が存在すると考えると、ガリレオ探査機によって検出されたガニメデの固有磁場の存在を自然に説明することができる。高い電気伝導率を持つ液体の鉄の対流は、磁場を生み出す最も合理的なモデルである。核の密度は 5.5〜6 g/cm、ケイ酸塩岩石のマントルは 3.4〜3,6 g/cm である。この核の半径は最大で 500 km である。ガニメデの核の温度はおそらく 1500〜1700 K であり、圧力は最大で 10 GPaである。