ガニメデ (衛星)
1997年には酸素分子の二量体もしくは二原子分子の吸収の特徴が分光データの解析から明らかにされている。このような吸収は、酸素が高密度な状態にいる場合にのみ見られる特徴である。最も有力な候補は、氷の中に捕獲された酸素分子である。二量体の吸収バンドの深さは緯度と経度に依存しており、一方で表面のアルベドにはあまり依存していない。ガニメデの緯度が高くなるにつれて吸収の深さは小さくなる傾向があり、これはオゾンが示すものとは反対の傾向である。実験室での研究では、酸素分子は固まったり泡になったりはしないものの、ガニメデの比較的温かい表面温度 (100 K、-173.15°C) では氷に溶解することが示されている。
エウロパで大気中のナトリウムが発見されて以降、ガニメデでもナトリウムの探査が行われたが、1997年の観測では何も発見されなかった。ガニメデの周囲でのナトリウムの存在量はエウロパよりも少なくとも13倍低い。これは表面のナトリウムの存在量が比較的欠乏しているか、ガニメデの磁気圏が高エネルギー粒子を防いでいるためだろうと考えられている。ガニメデの大気のその他の微量な構成要素は水素原子である。水素原子はガニメデの表面から最大 3,000 km 離れた場所でも観測されている。表面での水素原子の数密度は 1.5×10 cm である。
中国の天文学の記録では、紀元前365年に中国の甘徳によって、おそらくはガニメデだと思われる木星の衛星を肉眼で検出したとの報告がある。甘徳はこの天体を赤っぽい色だと報告したが、赤色の光の波長ではガニメデは肉眼で観測するには暗すぎるため、この発見報告には謎が残されている。甘徳は石申(中国語版)と共に、主要な5惑星の非常に正確な観測を行っている。 現存する記録では唐代にまとめられた『開元占経』にこれを引用したものがあり「木星のすぐそばに小さな赤色星あり、同盟なり」とした記述となっており「同盟」というのが木星と同じシステムに属する(と観測者が考えていた)意味ではないかとされる。
1610年1月7日、ガリレオ・ガリレイは望遠鏡を用いた観測で木星の付近にある複数の天体を観測した。ガリレオは当初3つの天体だと考え、これらはガニメデとカリスト、そしてイオとエウロパからの光が合わさったものであった。
放射性物質の崩壊による加熱は現在における最も重要な加熱源であり、例えば内部海の深さに関与している。研究モデルによると、もし現在のガニメデの軌道離心率が一桁大きかった場合(過去はその程度の軌道離心率があった)、潮汐加熱は放射性物質の崩壊熱を上回り、より重要な熱源になるということが分かっている。
クレーターはどちらの種類の地形にも見られるが、暗い地形の方が特に多い。暗い地形の衝突クレーター密度は飽和しており、主に天体衝突現象によって表面が進化している。明るい溝の多い地形はクレーター地形は遥かに少なく、地殻変動に伴う表面の進化に対して衝突現象が果たす役割は小さい。クレーター密度から、暗い地形の年齢は40億歳程度と推定されており、これは月の高原地帯と似た年齢である。溝の多い地形はそれよりもいくらか若いが、どの程度若いのかは分かっていない。ガニメデは月と同じく35億年〜40億年前に非常に多くの天体衝突が起きた時期を経験していると考えられる。これが本当であれば、天体衝突の大部分はその時期に発生し、それ以降はクレーター形成率はずっと小さかったと考えられる。クレーターは溝の上に存在しているものもあれば溝によって区切られているものもあるため、いくつかの溝は非常に古い地形であることが示唆される。放出物の光条を持った比較的明るいクレーターも見られる。ガニメデのクレーターは、月や水星に見られるものよりも浅い形状をしている。