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2001年至2005年进行的红外线光谱研究，揭示了天卫三表面上存在水冰和二氧化碳干冰，可能含有微弱的二氧化碳大气层，表面压力约为10纳帕。天卫三掩星期间的测量值星在1–2 纳帕下，将任何可能的大气的表面压力设置为上限。
天卫三是天王星体积和质量最大的卫星，也是太阳系中质量第八大的卫星。天卫三的密度为1.71g /cm3，远高于土星卫星的典型密度，表明它由大致相等的比例的水冰和致密的非冰成分组成；后者可以是岩石和包括较重有机化合物的碳基物质。
2001年至2005年红外光谱的观察表明有结晶的水冰在其卫星表面存在。天卫三同轨道半球的水冰吸收带比逆轨道半球稍强。这与在天卫四观察到的结果相反，其逆轨道半球表现出更强的水冰特征。
这种不对称性的原因尚不清楚，但可能与来自天王星的磁层中带电粒子的轰击有关，在逆轨道半球更强（由于等离子体的同向旋转）。高能粒子倾向于升华水冰，分解被困在冰中形成水合物的甲烷并使其他有机物变暗，留下深色的富碳残渣表面。
除水外，通过红外光谱法在天卫三表面鉴定出的其他化合物是二氧化碳，主要集中在逆轨道半球。二氧化碳的起源尚不完全清楚。它可能是从本地碳酸盐产生的，也可能是有机物质受到太阳紫外线辐射或来自天王星磁层的高能带电粒子的影响。
后一个过程可以解释其分布的不对称性，因为逆轨道半球比同轨道半球受到的磁层影响更大。另一个可能的来源是早期天卫三内部水冰释放出以前困住的CO2，这可能过去这颗卫星上的地质
第一千八百五十二章 天卫三(2/4)