Астрономы, использующие обсерваторию У. М. Кека на Гавайях, обнаружили, что полярные сияния на видимых длинах волн появляются на 4 главных лунах Юпитера: Ио, Европа, Ганимед и Каллисто.
Они вызваны воздействием мощного магнитного поля Юпитера и почти незаметны в отраженном свете планеты, поэтому для открытия потребовались мощные спектрометры. Поскольку сильное магнитное поле Юпитера наклонено, полярные сияния на этих спутниках меняют яркость по мере вращения планеты. Кроме того, атмосфера может реагировать на быстрый переход от теплого солнечного света к холодной тени планеты.
Все четыре галилеевых спутника демонстрируют кислородное сияние, которое можно наблюдать и на Земле, но в их тонкой атмосфере сияние темно-красного цвета в пятнадцать раз ярче, чем знакомое нам зеленое. На Европе и Ганимеде кислород также излучает инфракрасное излучение на самой границе с видимым диапазоном. На Ио выбросы вулканов обогащают атмосферу хлоридами и придают сиянию оранжевый оттенок. Кроме того, здесь наблюдается инфракрасное калиевое сияние.
Яркость различных цветов полярного сияния может указывать на состав атмосферы спутника. Новые измерения показывают минимальные доказательства наличия воды, что вызывает активные научные дебаты о том, содержат ли атмосферы спутников Юпитера значительное количество водяного пара. В настоящее время считается, что три внешних галилеевых спутника содержат океаны жидкой воды под толстыми ледяными оболочками, и есть предварительные доказательства того, что вода в атмосфере Европы может иногда поступать из ее океана или подледных озер.