ticoAg/ChineseCorpus-Kaggle-fanti huggingface dataset:
埃歐的火山活動建構了其許多表面的特徵。其火山和熔巖流使廣大的表面產生各種變化並且造成各種不同的顏色採繪，有紅、黃、白、黑、和綠色，主要肇因於硫化物。為數眾多的廣闊熔巖流，有些長度達到500公里，也是表面的特徵。這些火山活動的過程提升了視覺對比，讓埃歐的表面好像是一個披薩。這些火山作用為埃歐稀薄的大氣提供了補湊的材料，也為木星巨大的磁層供應了材料。
埃歐在17和18世紀的天文學中扮演了一個重要的角色，它在1610年與其他的伽利略衛星一起被伽利略發現。這個發現促成了太陽系的哥白尼模型被接受，約翰·克卜勒發展出了行星運動定律，和奧勒·羅默首先測定光速。從地球來看，在19世紀後期和20世紀初，埃歐只是一個光點，直到我們有能力解釋它表面大規模的特徵，例如暗紅色的極區和明亮的赤道地區。在1979年，兩艘航海家太空船揭露埃歐是一個地質活躍的世界，有許多火山活動的特徵，大山和年輕的表面，沒有明顯的撞擊坑。伽利略號在1990年和2000年的早期多次執行接近和飛掠過埃歐的任務，得到了埃歐內部結構和表面組成的數據資料。這些太空船也揭露了衛星和木星的磁層之間的關係，和在埃歐圍繞的軌道上存在著輻射傳送帶，即伊俄環。埃歐每天接收的游離輻射劑量約為3,600雷姆（相當於36西弗）。在2007年的前幾個月，新視野號在前往冥王星的旅程中，於飛掠過埃歐時繼續進行探測。
木衛一與地球和月球的比較
當初西門·馬里烏斯並不期望自己也是伽利略衛星的獨立發現者，所以西門·馬里烏斯把這些衛星留名。他於1614年出版《西門·馬里烏斯的木星世界》，他在書中將木星最內側的大衛星以希臘神話的埃歐來命名，她是眾神之王宙斯（在羅馬神話中稱為朱比特）眾多的戀人之一。西門·馬里烏斯的命名早期並未受到各界的認同與採用，一直到20世紀中葉才逐漸普遍使用。在早期絕大多數的天文文獻中，埃歐都被簡單的以羅馬數字標示為“”（這是伽利略建議的命名系統），或是稱為“木星的第一顆衛星”。最常用的名稱則是形容詞型式的名稱：愛奧尼亞。
埃歐上的地型特徵和地點都使用與埃歐、火、火山、太陽和雷神等各種相關神話故事，其特徵和地名都來自但丁的地獄，名字都適當的對應地表火山的本質。由於這些表面都是航海家1號首度看見，國際天文聯合會批準了225個對於埃歐的火山、山脈、高原和高反照率地形的名字。這些核定使用埃歐的名稱包括 ''：有沉積物的火山''、''：山''、''：頂部平坦，周圍陡峭的突出地''、 ''：高原''、''：小山或丘''（各種不同型態的山，以型態的特徵如大小、形狀、和高度等使用的項目），''：熔巖流''、''：峽谷（熔巖渠道）''、 ''：廣闊的高反照地形''和：先被流束活動標示的特殊火山活動的地點。這些特殊地形名稱的例子有普羅米修斯火山、潘平頂山、陀濕多火山口和楚耶熔巖流。
埃歐的第一份觀測報告是伽利略在1610年1月7日提出的。埃歐和木星其它伽利略衛星的發現被發表在伽利略於的1610年3月出版的星界報告。西門馬里烏斯於1614出版的''馬里烏斯木星報''中聲稱，他於1609年就發現了埃歐和木星的其它衛星，比伽利略早了一個星期。伽利略質疑這個聲明，並且反駁馬里烏斯剽竊、抄襲他的成就。因為伽利略在馬里烏斯之前就發布了他的發現，而且相信馬里烏斯也知道這件事。
在後來的兩個半世紀，埃歐仍未被解析過，在天文學家的望遠鏡中仍然只是一個亮度5等的光點。在17世紀，埃歐和其他的伽利略衛星為各種各樣的目的服務，像是協助船員們進行經度的測量，驗證克卜勒的行星運動第三定律，和測量光線在旅行在木星和地球之間的時間。以卡西尼等人建立的星曆表為基礎，拉普拉斯創造了一種數學的理論來解釋埃歐、歐羅巴、和蓋尼米德的軌道共振。這種共振在日後發現對這三顆衛星的地質有深遠的影響。
望遠鏡技術的改進，使19世紀末20世紀初的天文學家有能力在解析（能看得見）出在埃歐上大區域的表面特點。在1890年代，巴納德首先觀察到埃歐的赤道和極區之間在光度上的變化，正確的測量出這兩個地區的光度變化是來自顏色和反照率的不同，而不是因為埃歐呈現卵型，一如威廉·皮克林和他的同伴所主張的，而不是巴納德最初所主張的是兩個不同的天體。之後的望遠鏡觀測證實了埃歐很明確的在極區是紅棕色的，而赤道帶是黃白色的。
在20世紀中期的望遠鏡觀測開始注意到埃歐異常的本質。分光鏡的觀測暗示埃歐的表面沒有水冰（在其它的伽利略衛星上被發現含量豐富的物質）；同樣的觀測亦表面主要的成分是鈉鹽和硫磺。電波望遠鏡的觀測揭露了埃歐對木星的磁層有所影響，如被觀察到的十米的波長爆發與埃歐的軌道周期有關。
通過埃歐附近的第一艘太空船是先鋒10號和先鋒11號這一對孿生的太空船，分別在1973年12月3日和1974年12月2日以無線電追蹤提供了埃歐質量的改善估計值、與埃歐尺寸的最佳值。認為埃歐是四顆伽利略衛星中密度最高的，主要是由矽酸鹽的巖石組成，而不是水冰組成的。先鋒號也揭露埃歐有稀薄的大氣層，軌道附近有強烈的輻射傳送帶。先鋒11號的照相機獲得的唯一一張好的照片，顯示了埃歐的北極地區。先鋒10號原先計劃在近距離的接近埃歐時拍攝照片，但是這項觀測因為高輻射的環境而失敗了。
''航海家1號''拍攝的包涵蓋埃歐南極區的馬賽克圖
當另一對太空船航海家1號和航海家2號在1979年掠過埃歐，它們更為先進的影像系統可以獲得更好的影像。航海家1號在1979年3月5日從20,600公里飛掠過這顆衛星，它傳回在接近的影像顯露很奇怪、多彩多姿卻沒有撞擊坑的。解析度最高的影像顯示出相對年輕的表面點綴著其形怪狀的凹坑，山比艾佛勒斯峰還要高，還有類似熔巖流的特徵。
在短暫的邂逅之後，航海家工程師琳達·蒙娜碧朵注意到在一張影像中有一個流束從表面放射出來。分析''航海家1號''拍攝的其他影像後，總共找到9張有這種流束的照片，證實了埃歐有活躍的火山活動。在''航海家1號''邂逅埃歐之前不久，Stan Peale、Patrick Cassen、和R. T. Reynolds曾發表了一篇論文，作者計算出因為歐羅巴和蓋尼米德的軌道共振，埃歐的內部會有巨大的潮汐熱化（詳細的過程與解釋請參見潮汐熱的章節）。來自這次飛掠的數據顯示埃歐的表面由硫磺和二氧化硫霜控制著。這些成分也掌控著稀薄的大氣層和圍繞著埃歐軌道的電漿環（也是航海家發現的）。
航海家2號在1979年7月9日以1,130,000公里（702,150英里）的距離掠過，雖然他沒有航海家1號那麼接近，比較這兩艘太空船的影像顯示出在這五個月內表面有一些地區發生了變化。另一方面，航海家2號在離開木星的系統時觀察到埃歐呈現月牙型，並顯示出在3月觀測到的9個流束中的8個依然活躍著，只有佩萊火山已經熄滅了。
伽利略號與埃歐的邂逅
距離（公里）
1995年12月7日
1996年11月4日
1998年3月29日
1999年10月11日
1999年11月26日
2000年2月22日
2001年10月16日
伽利略號太空船從地球出發後經歷了6年的航程，於1995年抵達木星，依循航海家太空船的發現和地基天文臺多年的觀測，繼續後續的觀測。埃歐的位置在木星最強烈的一條輻射帶之內，阻礙了近距離長時間飛掠的觀測，但是伽利略主要的任務就是研究伽利略衛星，在最初兩年的任務中軌道將進入並密切的經過這些衛星。在1995年12月7日飛掠過時雖然沒有獲得影像，但還是有重大的結果，例如發現類似於太陽系內側的巖石行星的巨大鐵核。
在伽利略的主要任務期間，儘管缺乏近距離特寫的鏡頭和機械上的問題，還是傳回來了許多的資料，並且有一些重大的發現。伽利略號觀測到了皮蘭火山的主要爆發，並且證實火山爆發由矽酸鹽的巖漿和富含鎂的鐵鎂質和超鐵鎂質成分與硫磺和二氧化硫組成，類似於地球上的水和二氧化碳所扮演的角色。在任務的主要期間，幾乎每一條軌道都獲得了埃歐遠距離的影像，顯露很大數量的火山活動（來自表面和火山流束兩者的巖漿冷卻時都散發出輻射熱），眾多的山和廣泛的型態學上的變化，還有在航海家和伽利略的年代之間，以及伽利略不同的軌道期間，在表面發生的變化。
伽利略號的任務在1997和2000年兩度的延展，在這些延長任務的期間，太空船在1999年末至2000年初，三度飛越埃歐；在2001年末至2002年初又再三度飛越。在這些遭遇時間的觀察透露了埃歐的火山和山的地質過程，排除了磁場的出現，並且證實了火山運動的程度。在2000年的12月，卡西尼太空船在前往土星的路程上與木星系統有過短暫的邂逅，與伽利略號聯合一起觀測。這次的觀測在陀濕多火山口發現了一個新的流束和證實觀察到了艾歐的極光。
在伽利略號和新視野號相隔八年觀察到的表面特徵變化
在''伽利略號''之後的2003年9月，火熱的困境出現在木星的大氣層，地基望遠鏡觀測到埃歐有新的火山活動。特別是來自夏威夷凱克望遠鏡的自適應光學儀所獲取的影像，以及哈伯太空望遠鏡允許天文學家監測埃歐的火山活動。這些影像使得科學家無需通過太空探測器就可監測到木衛一的火山活動。
前往冥王星和柯伊柏帶的探測器新視野號于2007年2月28日途中曾接近木星和埃歐。在接近木衛一期間，它獲得許多埃歐的遠距離觀測資料，包括陀濕多火山口的巨大流束，證實了該噴發流是自1979年在木衛一上觀測到佩萊火山第一道流束來最大的火山噴流。''新視野號''也捕捉到吉盧火山口在接近與進入早期噴發前的影樣，還有一些在伽利略號探測器就曾觀察到噴發的火山。
目前有兩個探測木星系統的計畫即將執行。朱諾號太空船在2011年發射，其拍攝能力雖受到限制，但它可以使用近紅外線分光儀提供埃歐的火山活動。歐羅巴木星系統任務是美國宇航局和歐空局合作的計畫，它已在2009年2月獲得批準，但預定發射日期是在2020年，并將使用二艘太空船來研究埃歐：美國宇航局的木星歐羅巴軌道者和歐空局的木星蓋尼米德軌道者。因為這兩艘太空船的主要任務是研究木星的冰衛星，所以對埃歐的觀察幾乎都處在較較遠的距離上，木星歐羅巴軌道者在進入環木衛二軌道前的2025年和2026年間，將四度接近與飛掠過木衛一，但目前歐空局的貢獻仍將面臨該局其他項目的經費競爭。除了美國宇航局已經批準的這兩個計劃外，還有幾個與埃歐相關的項目被提出。一個稱為埃歐火山觀測者的計畫將在2015年發射，它設定為發現級的任務，並將多次飛越埃歐，但這個計劃目前仍在概念研究的階段。
埃歐、歐羅巴與蓋尼米德的拉普拉斯共振的動畫
埃歐以距離木星中心421,700?公里（262,000?英里）的距離，也就是距離雲層頂端350,000?公里（217,000?英里）的軌道繞行木星。它是木星的伽利略衛星中最內層的一顆，介於忒拜和歐羅巴之間。包括木星內側的衛星，埃歐是從木星內側算起的第五顆的衛星，它以42.5小時的週期繞行一周（快到足以在一個晚上就觀測出它的運動）。埃歐的平均軌道周期與歐羅巴有2：1的軌道共振，和蓋尼米德有4：1的軌道共振，即埃歐每繞行木星二周，歐羅巴即繞行一周；而埃歐每繞行四周，蓋尼米德繞行一周。這種共振協助埃歐維持軌道離心率（0.0041），並反過來為埃歐的地質活動提供主要的熱源（參見潮汐加熱的章節對過程有更詳細的說明）。沒有這強制的離心力，埃歐的軌道經由潮汐散逸，很快的就會圓化，成為一個在地質上較不活躍的世界。
像木星的其他伽利略衛星和地球的月球一樣，埃歐的自轉是潮汐鎖定成和公轉周期一致的，使它永遠以同一面朝向木星。它的鎖定狀態也為埃歐的經度系統提供了定義的基準。埃歐的本初子午線交會於南北極並且通過赤道上的木下點；總是對著木星的這個半球稱為向木半球，同時永遠背離木星的半球稱為背木半球。埃歐總是朝向木星的半球在軌道上的移動被稱為前導半球，而永遠在相反方向上的半球被稱為尾隨半球。
+ 伽利略衛星的輻射劑量和地球比較
地球（最高）
地球（平均）
木星磁層的概要圖與被埃歐影響的成分（靠近影像的中心）：電漿環（紅色），中性雲（黃色），通量管（綠色）和磁場線（藍色）。
埃歐在木星磁場的塑造中扮演著重要的角色，木星的磁氣層以每秒1?公噸的速率掃掠掉埃歐稀薄大氣層中的氣體和塵埃。這些材料的主要成分是離子化和原子狀態的硫磺、氧氣和氯、原子的鈉和鉀、分子的二氧化硫和硫磺，還有氯化鈉的塵土。這些材料的來源是埃歐的火山作用，但直接從埃歐的大氣層中逃逸到木星的磁氣層和太空中。這些材料依據他們被電離的狀態和構成，最後會在木星磁氣層內的輻射帶形成各式各樣中性（非離子）的雲彩，並在某些情況下，最後會被拋出木星的系統。
圍繞著埃歐（到距離埃歐表面6倍半徑之處）的是中性硫、氧、鈉和鉀原子的雲。這些微粒起源於埃歐大氣層的上部，但是遭受到電漿環中的離子碰撞和其它的過程（後面再研究）激發而進入希爾球，這是埃歐的重力凌駕木星之上的區域；但有一些物質會逃逸出埃歐的引力並且進入環繞木星的軌道。大約超過20小時的周期，這些微粒將會從埃歐延伸形成香蕉的形狀，無論是在埃歐的軌道內側伸展至前方，或是在軌道外側落後在埃歐的後方，中性雲將從埃歐延伸遠達6倍木星半徑之處。使微粒被激發的碰撞過程偶爾也會在電漿環內提供鈉離子與電子，使那些中性的物質更快速的離開電漿環。但是這些微粒仍然保持它們原有的速度（70公里/秒，相較於埃歐的軌道速度只有17公里/秒），導致這些微粒像噴射一樣的率先從埃歐噴出。
埃歐的軌道在被稱為埃歐電漿環的強烈輻射帶內。在這個環形甜甜圈形狀的電漿環中是發源於環繞著埃歐的中性原子雲，但被木星的磁氣層游離並被運載著的硫磺、氧、鈉和氯。不同於中性雲中的微粒，這些微粒與木星的磁氣層，以74公里/秒的速度繞著木星一起運轉（公轉）。像木星其餘的磁場一樣，電漿環對木星的赤道也有些許的傾斜（對埃歐的軌道平面亦同），這意味著埃歐有時在電漿環的上方，而有時又在電漿環的下方。如上所述，這些離子有較高的速度和能量會將埃歐大氣層中不帶電的原子和分子移除，使中性雲擴張。環由三個部分組成：外環，是溫環，駐留在埃歐的軌道之外；一個垂直延伸的區域稱為絲帶，由中性粒子區域和冷卻中的電漿組成，位置在埃歐到木星的距離環繞著；和內環，稱為冷環，由緩慢的朝向木星盤旋而去的微粒組成。大約平均在環內逗留40天，微粒會從溫環逃逸並造成廣大的木星磁層異常，它們向外的壓力使它從內向外膨脹。來自埃歐的微粒，被偵測到會隨著磁層內的電漿變化，並被''新視野號''偵測到進入了長長的磁層尾內。研究人員採用它散發的紫外線波長，研究在電漿環內相似的變化。但是這些變化未能與埃歐的火山活動明確的聯結在一起（最後成為電漿環內材料的來源），而這種連結對中性鈉的雲很容易就建立起來。
尤里西斯號太空船在1992年與木星邂逅時，偵測到來自木星系統的塵埃流
。這些塵埃粒子流顯然是不同的，平均的大小是10?μm，並且主要成分的是氯化鈉，以每秒數百公里的速度離開木星。由''伽利略號''對塵粒的測量，顯示這些塵粒流起源於埃歐，但是確實的形成機制如何，是來自埃歐的火山活動，還是來自表面被移除的物質，迄今仍不清楚。
木星的磁場線，被埃歐橫越，但經由埃歐孳生的電流以磁流管將埃歐與木星極區的上層大氣聯繫在一起。這股電流在木星極區的大氣層上引發被稱為埃歐足印的燦爛極光，微粒與極光的交互作用在黑暗的木星極區中發出可見光。埃歐和它在極光中的足印在相對於木星和地球之間的有利位置時，會對木星的無線電輻射造成巨大的影響：當埃歐在可以被看見的位置時，來自木星的無線電輻射有可觀的增加。目前正在執行中的''朱諾號''任務，應該能幫助弄清楚這些過程。
埃歐比地球的衛星月球略大一些，它的平均半徑是1,821.3?公里（比月球大約5%），質量是8.9319?公斤（大約比月球多21%）。它的形狀略為橢球，而它最長的軸是指向木星的。在伽利略衛星中，埃歐的質量和體積都比蓋尼米德和卡利斯多小，但比歐羅巴大。
埃歐內部構造可能的模型，內側是一個鐵或硫化鐵的核心（灰色），外面是矽酸鹽的外殼（褐色）和部分熔解的矽酸鹽地函（橘色）夾雜在其間
主要由矽酸鹽巖石和鐵組成，埃歐在外太陽系的衛星中比其他的衛星都更接近類地行星的結構主體，其它的主要由碎冰和矽酸鹽混合組成。埃歐的密度為3.5275 g/cm3是太陽系的衛星中密度最高的；明顯的比其他的伽利略衛星高，也比地球的月球要高。根據航海家號和伽利略號測量的衛星質量、半徑和四極重力係數（關於質量在內部如何分佈的數值）建立的模型，建議它的內部和外部之間是有所不同的，富含矽酸鹽的外殼和內部的地函，鐵或硫化鐵－富含在核心 ，金屬核心的質量大約佔了埃歐質量的20% 。依據核心中硫的含量，如果完全由鐵組成，核心的半徑在350至650公里（220至400英里）之間；如果由鐵和硫混和組成，核心的半徑則在550至900公里（310至560英里）。伽利略號的磁強計沒有測出埃歐內部的磁場，所以認為核心沒有對流。
模型也建議埃歐內部的組成，地函至少有75%由富含鎂的礦物橄欖石組成，並且有大量類似於L球粒隕石和LL球粒隕石的隕石，並且有更高的鐵含量（相較於地球的衛星月球的矽，但仍比火星低）要維持在埃歐上觀察到的熱流，10-20%的地函也許是溶解的，但觀察到高溫的火山作用地區，也許有更高的被熔解比例。由於廣泛的火山作用，埃歐的巖石圈主要由硫磺和玄武巖組成，它的厚度至少有12公里（7英里），但不會超過40公里（25英里）。
不同於地球和月球，埃歐內部的熱源主要來自潮汐散逸而不是放射性同位素的衰變，這是埃歐的軌道與歐羅巴和蓋尼米德共振的結果。這樣的熱化與木星和埃歐的距離、軌道的離心率、它的內部構造和物理狀態有關。它和歐羅巴與蓋尼米德的拉普拉斯共振，維繫了埃歐的離心率並且防止了它因潮汐散逸而使軌道變圓。軌道共振也幫助埃歐維持到木星的距離，否則木星湧起的潮汐將導致埃歐的軌道成螺旋形的逐漸由外向內的朝母行星接近。埃歐的潮汐隆起在軌道上的近木點和遠木點的時刻之間有著100米（330英呎）的垂直變化。由於這種潮汐拉扯在埃歐的內部產生了摩擦或是潮汐散逸，如果沒有軌道共振，這些將使得埃歐的軌道變得更圓；在埃歐的內部創造更大的潮汐加熱，使這顆衛星內部更多的地函和核心被熔化。如此產生的能量大於放射性衰變的200倍，這些熱量以火山活動的形式被釋放出來，造成在觀測上看見的高熱流（全球總量：0.6 至1.6×1014?瓦）。它的軌道模型認為埃歐內部的潮汐加熱會隨著時間而改變，並且目前的熱流也不是長時間平均的代表。
埃歐的表面圖。
基於他們對月球、火星和水星等古老表面的經驗，科學家預期在''航海家1號''傳回的第地一張埃歐的影像上將看見許多的撞擊坑。橫跨在表面的撞擊坑密度可以提供埃歐的年齡，但是，他們很驚訝的發現在表面幾乎全無撞擊坑，取而代之的是光滑的平原，和在表面有著各式各樣大小的火山口和火山的熔巖流。與是各地地被觀測過的點來比較，埃歐的表面有著五顏六色的來自不同的硫磺組成的材料（比較起來埃歐的前導半球有著腐敗的橘子或是披薩的顏色）。缺乏撞擊坑表示埃歐的表面是很年輕的，像是地球的表面；火山口被它們製造的連綿不絕的火山物質掩埋掉。在''航海家1號''短暫的觀察下，證實了這個壯觀的情景，至少有9座活火山存在著。
埃歐的自轉圖，被紅色的大環圍繞著的是佩萊火山。
埃歐五顏六色的表面是它廣泛的火山作用導致各種各樣材料的結果，這些材料包含矽酸鹽（例如直輝石類）、硫磺和二氧化硫  二氧化硫的霜橫跨並普遍的存在於埃歐表面，形成白色或灰色材料組成的廣大區域。散布在中緯度和極區的硫磺，經常受到輻射的破壞，造成穩定的8鏈硫磺被破壞。這種輻射的破壞使得埃歐的極區呈現紅褐色。
爆發的火山，經常產生傘形的流束，將表面塗裝上硫磺和矽酸鹽的材料。流束在埃歐表面的沉積物會依據流束內硫磺和二氧化硫數量的不同而呈現白色或紅色。通常，從包含大量S2的火山形成的流束，會導致紅色的扇形沉積，或是在極端的例子中，形成大的（高度達到450公里（280英里）的主要事例中）紅色環。一個流束形成紅色圓環沉積的明顯例子是裴蕾火山，這個紅色的沉積主要是硫磺（通常是3或4鏈的硫磺分子）、二氧化硫、或者還有Cl2SO2。形成在矽酸鹽熔巖邊緣的流束（通過熔巖和先前已經沉積的硫磺和二氧化硫）會造成灰色或白色的沉積。
由埃歐的結構圖和高密度，認為埃歐沒有或是只有少量的水，雖然偵測到含冰屑或含水礦物的小礦穴，最著名的是在吉什巴爾山脈的西北側。水的缺乏可以歸咎於木星在早期有足夠的熱，在太陽系的演化過程中將在埃歐附近的揮發性物質，像水，都蒸發掉了，但熱不足以影響更遠處的地方。
陀濕多火山口區域內活動的熔巖流（空白區是原始數據已飽和的區域）。
由埃歐的軌道離心率引發的潮汐熱迫使該衛星成為太陽系中火山活動最活躍的天體，有數百座火山中心和四處流竄的熔巖流。當發生大規模噴發時，成分主要為玄武巖的矽酸鹽與富鐵鎂質或超鐵鎂質巖的熔巖流長度十倍於平時，可長達數百公里。做為這些活動的副產品，硫磺、二氧化流和矽酸鹽碎屑等物質（像是灰燼），可被吹送至500公里（310英里）的高空中，形成巨大的傘狀流束，為周圍地表提供了紅、黑、白等彩繪材料，并為木衛一大氣層和木星廣闊的磁層提供了大量的補充物。
埃歐的表面有許多由沉積物構成，被稱為火山口的點，火山口一般都有高聳的坑壁和較大范圍的平坦表面。這些特徵類似地球上的破火山口；他們是否如同地球上的表親一樣，是由一些崩塌的熔巖管所構成，但這些仍都是未知的。有一種假說認為這些地貌可已經由發掘火山形成的巖層，和被疊加進入或排除在巖層上的材料來鑑識。不同於地球和火星的特徵，這些沉積物沒有在盾狀火山中心的尖峰，並且更為巨大，它們的平均直徑是41公里（25英里），最大的洛基火山口直徑達到202公里（126英里）。無論形成的機制是如何，許多火山口的型態學和分布狀態建議這些特徵是受到結構上的控制，或者至少有一半與山或斷層有關。這些特徵通常是火山爆發的特徵，可能是熔巖流橫越過火山口內的平原，像是2001年吉什巴爾火山口的噴發，或是熔巖湖的形成。在埃歐的熔巖湖有一個會持續翻轉的熔巖外殼，像是裴蕾火山，或是有著翻轉情節的外殼，像是洛基火山口。
熔巖流代表埃歐另一種的主要火山地形。巖漿從火山口表面的出氣孔或裂縫噴發出來，產生膨脹，形成的熔巖流類似地球上在夏威夷的啟勞亞火山。來自伽利略號的影像顯示埃歐許多的主要熔巖流，像是普羅米修斯火山和阿米拉尼火山，是在舊的熔巖流上產生小的斷裂處上方產生新熔巖流的堆積。在埃歐上也觀察到夠大的熔巖噴發，例如，從1979年''旅行者號''到1996年''伽利略號''的第一次觀測，普羅米修斯熔巖流鋒就流動了75至95公里（47至59英里）。在1997年的一次主要噴發，產生了超過3,500公里2 （1,350英里）長的新鮮熔巖流，並且充斥在鄰近的皮蘭火山口。
新視野號的五張連續影像顯示埃歐的陀濕多火山口噴出的物體高出表面達330公里。
科學家分析旅行者探測器圖像後，相信這些流體主要由熔解的各種硫化物所組成。但是隨後地基天文臺和伽利略號的觀測卻顯示這些流體是由玄武巖與鎂鐵質和超鎂鐵質構成的。這樣的假說是依據對埃歐的"熱點"進行溫度測量，或是熱輻射位置的結果，這些結果建議的溫度至少高達1,300?K，更有高達1,600?K的點，估計原始的噴發溫度可以達到2,000?K，但是因為當初使用錯誤的溫度模型將溫度塑造的過高，之後已經證實溫度被高估了
在佩萊火山和洛基火山口發現流束是證實埃歐有活躍的地質活動的一個標誌。通常，這些流束是硫磺和二氧化硫以每秒1公里（0.6英里）的速度從火山噴發出來所形成的，在流束中可以發現的物質還包括鈉、鉀和氯。這些流束看起來是由下面二種方法中的一種形成的。埃歐的流束最大的時候是當被熔化的巖漿從火山口或熔巖湖噴出硫磺和二氧化硫的時候，並經常會扯洩出矽酸鹽的火山碎屑，這些流束會在表面形成紅色（短鏈的硫磺）和黑色（矽酸鹽火成巖的碎屑）的沉積物。這些流束在埃歐表面被觀察到最大的是直徑達到1,000公里（620英里）的紅色環狀沉積，例如佩萊火山、陀濕多火山口和達日博格火山口，都是由者種形式的流束造成的。另一種形式流束造成的是當熔巖流將底部的二氧化硫霜氣化，將硫磺送上空中。照種形式的流束經常形成明亮的圓形二氧化硫沉積。這種形式的流束高度通常低於100公里（62英里），並且流束可以維持很長的壽命，像是普羅米修斯火山、阿米拉尼火山和產靈火山。
伽利略號所拍攝的高5.4公里托希爾山灰階影像
埃歐表面有100至150座山峰，平均高度為6公里，最高的一座是位於南極的博阿索利山脈，高達17.5±1.5公里。山峰通常都很巨大，平均長度是157公里，被隔絕的結構看起來沒有全球性的構造模式，跟地球上的山峰一樣。埃歐必須要有矽酸鹽巖石構成的地殼，才能支撐這些巨大的山峰，相較之下硫磺構成的地殼就不可能產生。
儘管埃歐廣泛的火山作用呈現出許多的特徵，幾乎所有的山都有來自地殼運動的結構。埃歐多數的山峰並非由火山所造成，反而是由巖石圈受到壓縮應力的結果而形成，這些是經由埃歐外殼經常性的掀動和逆斷層提高的。導致山峰形成的壓縮應力是來自火山沉積的物質不斷被埋葬的結果。全球性的山脈分佈看起來是與火山結構相對稱的；山峰分布區域只有少許的火山存在，反之亦然。這建議大尺度區域的巖石圈結構何處被壓縮（支持山的形成）和擴張（支持火山口的形成）所掌控。區域性的，然而山和火山口經常緊靠在一起，則是當山在形成並到達表面時曾經有斷層形成，而造成巖漿的侵蝕。
在埃歐上的山峰（通常是周圍的平原上升的結構）有各種各樣的型態。高原是最普通的，這種結構相似大、頂部平坦的方山與堅固的表面。其它的山看起來是被掀動的地殼，有著平緩斜坡的，是舊有的表面形成的；包括表層物質的陡坡，是下層物質受到壓縮應力抬昇的結果。這兩種山經常都有陡峭的陡坡形成一個或多個的邊緣。在埃歐上只有幾座山的源頭看起來是火山，這些山類似盾狀火山，坡度是平緩的（6–7°），中心有一個小的破火山口和沿著附近的淺傾斜邊緣。這些火山通常都比埃歐的山的平均大小為小，平均只有1至2公里（0.6至1.2英里）的高度，和40至60公里（25至37英里）寬。其它還有幾個傾斜度更平緩的盾狀火山，因為有熔巖流成輻射狀的從中央輻射而出，才從型態學上推斷是埃歐上的火山，像是拉火山結構。
幾乎所有的山看起來都在退化的階段上，大形的山崩沉積是埃歐上的山的地基共同的現象，因此崩壞作用被建議是退化的主要形式。在埃歐的方山和高原共同的特徵是扇貝狀的邊緣，這是二氧化硫從埃歐的地殼滲透，導致山的邊緣區域弱化的結果。
極光在埃歐的上層大氣發光，不同的顏色來自大氣中不同的成分（綠色來自鈉原子，紅色來自氧原子，藍色來自火山的氣體，像是二氧化硫）。影像是在埃歐食攝影的。
埃歐的大氣層極端稀薄，只有地球大氣壓力的十億分之一，主要的成分是二氧化硫，而氯化鈉、一氧化硫及氧也有少許。稀薄的埃歐大氣意味著未來以任何方式著陸埃歐的探測器都不需要安裝隔熱板來保護儀器，但是需要反推進火箭來進行軟登陸。稀薄的大氣也使得登陸的設備必需堅固得足以抗拒木星強烈的輻射，這些輻射也使稀薄的大氣變得濃稠。
同樣的輻射（以電漿的形式存在）也將大氣剝離，所以必須經常補充大氣。二氧化硫最引人注目的來源是火山作用，但是大氣層受到陽光持續的照射也會使凍結的二氧化硫昇華。大氣層主要被限制在赤道，因為該處是最溫暖的，而且能夠形成流束的活躍火山多數也在赤道上。其它的變化也會存在，以在火山口附近的密度最高（特別是有流束的火山口），還有埃歐的反木下點（埃歐上距離木星最遠的一點，那兒的二氧化硫霜的數量最豐富）。
衛星拍攝的高解析影像顯示，天文學家在衛星食的時候可以觀察到類似輝光的極光。這種現象是來自於輻射與大氣層的作用，如同地球的極光。極光通常出現在行星的磁極附近，但是埃歐最明亮極光卻位在赤道區域。埃歐本身沒有磁場，因此，電子沿著木星的磁場接近埃歐並直接撞擊到衛星的大氣層。越多的電子撞擊大氣層，極光就越明亮，而磁力線是與衛星正切的（也就是說接近赤道），因此在那兒經過的氣柱會最長。極光與埃歐上的正切點的結合被觀察到的「晃動」指出木星的傾斜磁偶極場變化方向。
在亞瑟·克拉克的小說《2010太空漫遊》（2010: Odyssey Two, 1984年作品）中，提及發現號太空船對木衛一進行觀測，其船身被火山所噴出的硫磺所覆蓋。
在電視連續劇《巴比倫五號》（Babylon 5）中，埃歐是其殖民地之一。
在漫畫《機動戰士海盜鋼彈》中，木衛一（作品中稱為伊奧）是木星帝國的根據地的消息被洩漏給十字先鋒軍，因此十字先鋒軍決定向伊奧突擊。
**  Io Profile  by  NASA's Solar System Exploration
**  Bill Arnett's Io webpage
**  Io overview from the University of Michigan's  Windows to the Universe
**  Calvin Hamilton's Io page
**  The Planetary Society: Io information
**  Catalog of NASA images of Io
**  Galileo Image Releases
**  New Horizons LORRI Raw Images, includes numerous Io images
**  New Horizons Image Releases
**  Map of Io with labels
**  USGS Io basemaps using Galileo and Voyager images
**  The Calendars of Jupiter
**  The Conundrum Posed by Io's Minimum Surface Temperatures
**  Io Mountain Database
**  Cassini observations of Io's visible aurorae
伽利略號飛船拍攝到接近真實色彩的木衛二表面照片
康納馬拉混沌地形」，崎嶇的山丘和平坦的盆地交錯在一起
皮威爾撞擊坑
藝術家筆下的木衛二噴出羽狀水蒸氣，在後面的是木星。
木衛二又稱為「歐羅巴」（，IPA: ；），木星的天然衛星之一，由伽利略於1610年發現（不久之後又由西門·馬里烏斯獨立發現），是四顆伽利略衛星中最小的一顆。在已知的79顆木星衛星中，木衛二是直徑和質量第四大，公轉軌道距離木星第六近的一顆。木衛二稍微比月亮小，主要由硅酸鹽巖石構成，并具有水-冰地殼，和可能是一個鐵-鎳核心；有稀薄的大氣層，主要由氧氣組成；表面有大量裂縫和條紋，而隕石坑比較罕見，有在太陽系任何已知的固體物體的最光滑表面。
剛剛發現木衛二的時候，馬里烏思將之命名爲歐羅巴（芭，Europa）。歐羅巴是希臘神話中的美麗腓尼基公主，其他三顆伽利略衛星也由馬里烏斯以希臘神話人物分別命名爲埃歐（Io，木衛一）、蓋尼米德（Ganymede，木衛三）和-{卡利斯托（卡利斯多、卡里斯托或卡利斯托}-；Callisto，木衛四），這四個人物皆以英俊或美麗著稱。但是在20世紀中葉以前，相當長的一段時期內，這一套命名並未獲天文學家所認可。早期的文獻中多以位置編號將「歐羅巴」稱作「木衛二」。1892年發現了木衛五，比之前已知的所有木星衛星都更靠內。1979年旅行者號探測器又發現了三顆內側衛星，至此，「歐羅巴」的位置排到了第六。儘管如此，編號名仍然承襲下來，並偶爾有使用，中文因對音等問題，亦通行以「木衛二」指稱「Europa」。
木衛二與木星之間的平均距離爲670,900公里，公轉一週只須三天半的時間。它的軌道十分接近正圓，偏心率僅0.009。跟其他的伽利略衛星一樣，木衛二也被潮汐鎖定，因而有一個半球永遠朝向木星。由木星和其他衛星不同方向的重力牽引所轉化成的熱和能量爲有可能發生的，冰層內部液化成海洋，以及驅動表層下的地質運動提供了必要的條件。
木衛二內部結構
木衛二的主體構成與類地行星相似，即主要由硅酸鹽巖石構成。它的表面由水覆蓋，據推測厚可達上百千米（上層爲凍結的冰殼，冰殼下是液態的海洋），1995到2003年期間環繞木星進行科學考查的伽利略號飛船所採集到的磁場數據表明，木衛二在木星磁場的影響下自身能夠產生一個感應磁場，這一發現暗示著，其表層內部很可能存在與鹹水海洋相似的傳導層。木衛二可能還有一個金屬性的鐵核。
木衛二的表面大體光滑，很少有超過幾百米的起伏，不過在某些地區也可以觀測到接近一公里的落差。木衛二是太陽系中最光滑的天體。它那些顯眼的縱橫交錯的紋路，也就是所謂的反照率特徵，是由低淺的地形所造成。由於撞擊坑非常少，木衛二是反照率最高的衛星之一。這也暗示了它的表面是相當「年輕」和「活躍」的；基於對木衛二可能經受的彗星撞擊頻度的估算，它的「表面」年齡大概在2千萬到1億8千萬年之間（從其地質特徵可明顯看出年齡的巨大差距）。
木衛二表面最突出的特徵就是那些張牙舞爪地佈滿整個星球的暗色條紋。近距離觀測表明，條紋兩側的板塊有相向移動的現象。大一點的條紋橫向跨度可達20公里，可以觀察到這些寬條紋的深色部分和板塊外緣有模糊過渡。規則的紋路，以及寬條紋夾有淺色的細紋，這些形態很可能是由表層冰殼開裂較溫暖的下層物質暴露而引起的冰火山噴發或間歇泉所造成。這與在地球上的海脊有著相似的效果。據推想，大部分的裂痕是由木星所施加的強大的潮汐壓力所造成；由於木衛二已被潮汐鎖定，它總是保持一個方向對著木星，固定的壓力模式應該可以形成特定的可預測的破例式樣。然而在木衛二表面上只有新近出現的裂痕纔符合預測的式樣，其他的裂痕可以向各個方向延伸，年代越久遠的就越是如此。一個較合邏輯的解釋是，木衛二其表層的自轉速度要略快於其內部，冰面下的海洋將外殼與更下層的地幔分隔開，冰殼在木星的重力牽扯下被撕裂。對比旅行者號和伽利略號拍攝的照片可測算出，大約每10,000年木衛二的外殼會比其內部多自轉一週。
木衛二另一個顯著的特徵就是遍佈四野的或大或小或圓或橢的暗斑，拉丁文作「lenticulae」，義爲「雀斑」。這些暗斑有的突起如穹有的凹陷如坑有的平坦如鏡，也有的紋理紛糅粗糙。突起的小丘多頂部平整，顯見著原本是與周遭的平原一體，受推擠上抬而形成。據推想，暗斑的形成是下層溫度較高的「暖冰」在透刺（diapir）作用下向上湧升而穿透表層的「寒冰」所致，其運動機理與（地球）地殼內部的熔巖窨相似。光滑的暗斑是「暖冰」衝破表殼時有融水滲出所造成，那些粗糙雜錯的斑痕（又被稱作「混沌」（chaos）區域，如康納馬拉混沌）是由大量細小的表殼碎片鑲嵌在暗色的圓丘中所構成，就像是極地海洋中漂浮的冰山（地球）。
木衛二的表面溫度在赤道地區平均爲110K（-163℃），兩極更低，只有50K（-223℃），所以表面的水是永久凍結的。但是潮汐力所提供的熱能可能會使表面冰層以下的水保持液態。這個猜想最初由針對潮汐熱的一系列推測所引發（略為偏心的軌道和木衛二與其他伽利略衛星之間的軌道共振所產生的後果）。伽利略計劃的讀圖團隊在對伽利略號和旅行者號所拍攝的圖像分析之後推測木衛二的地形特徵意味著冰下海洋的存在。有學者將木衛二表面極富特色的混沌地形解釋爲下層海水滲出地表而造成。但是這一解釋爭議極大，多數對木衛二進行研究的地質學家更傾向於支持一個被稱作「厚冰」模型的理論，他們認為即便存在這樣的海洋，也幾乎不可能對表面造成直接的影響。對冰殼厚度的估算也存在相當大的分歧，有認為是幾千米的，也有認為是數十千米的。
木衛二表面為數不多的幾個大形的撞擊坑就是支持「厚冰」模型的最佳證據。最大的一個撞擊坑被若干同心圓圈所環繞，坑內被新鮮的冰填充得相當平整。以此爲基礎再結合對潮汐力所生成的熱能的估算，所推測出冰殼厚度在10到30公里之間，與地球地殼的厚度相當，這也意味著冰下的海洋可能深達100公里
伽利略號軌道飛行器還觀測到，木衛二在通過木星巨大的磁場時自身會產生一個強度呈週期性變化的弱磁場（其強度與木衛四接近，約爲木衛三磁場的四分之一）。有猜測認為，冰下鹹水海洋中的極性離子是該磁場的成因。
另有光譜分析的證據表明，木衛二表面裂痕中微顯淡紅色的物質有可能是從冰下滲出的海水揮發後沉積下來的鹽（比如硫酸鎂）。硫化氫也是這一現象的一個合理的解釋。但是，由於這兩種物質的純淨物都是無色或白色的，別的一些物質也被用於解釋淡紅色的成因，比如含有硫磺的混合物等。
1994年哈勃空間望遠鏡的戈達德高解析攝譜儀觀測到，木衛二的表面包裹著一層主要由氧構成的極其稀薄的大氣（1地表氣壓約1微帕）。在已知的太陽系的所有衛星當中只有七顆具有大氣層（其他六星爲木衛一、木衛四、土衛二、木衛三、土衛六和海衛一）與地球不同，木衛二大氣中的氧是非生物來源的。很可能是帶電粒子的撞擊和陽光中的紫外線線的照射使木衛二表面冰層中部分水分子分解成氧和氫，氫因原子量低而逃逸，原子量相對較高的氧則被保留下來。
大西洋海底的黑煙囪。在地熱能的驅動下，這些不同類型的熱液噴口會產生出為生命提供能源的化學不平衡。
到目前為止，尚未有證據表明木衛二上存在生命，但木衛二已成為太陽系中最有可能宜居的地點之一。生命可能存在于它的冰下海洋中，也許類似地球深海熱液噴口的環境中。2016年美國宇航局的一項研究發現，即使木衛二缺乏火山熱液活動，它也可通過與蛇紋石化和冰源氧化物相關的作用過程，產生出類似地球水平的氫和氧，而這些過程并不直接涉及火山作用。2015年，科學家們宣布，木衛二上部分地質特征可能覆蓋了來自地下海洋的鹽，表明海洋正在與海底相互作用，這對于確認木衛二是否宜居可能非常重要。木衛二上液態水與石質地幔間可能存在的接觸，促使人們呼吁向那里發射探測器。
木衛二—輻射對生物印跡化學體可能的影響。
潮汐力提供的能量推動了木衛二內部活躍的地質作用，就像在木衛一上所產生的一樣，只是程度要更明顯得多。雖然木衛二和地球一樣，可能擁有內部放射性衰變熱源，但潮汐折曲產生的能量比任何輻射源都大數個量級。
木衛二上的生命可能聚集在海底熱液口周圍以及類似地球上一般棲息著巖內生物(Endolith)的洋底，或者，就像地球極地藻類和細菌一樣，附著在木衛二冰層的下表面，也可能自由漂浮在木衛二海洋中。如果木衛二海洋太冷，類似地球上已知生物的進化過程就不可能發生。如果太咸，則只有極端嗜鹽菌才能在這種環境中生存。2010年，亞利桑那大學的理查德·格林伯格（Richard Greenberg）提出了一種模型，木衛二表面的冰輻照可使地殼中飽含氧和過氧化物，然后通過構造活動將其輸送至內部海洋，這一過程可在僅1200萬年內就使木衛二海洋與地球海洋一樣含有氧氣，從而允許復雜多細胞生物的存在。
有證據表明，存在完全包裹在木衛二冰冷外殼中的液態水湖泊，這與被認為存在于冰殼下更深處的液態海洋不同。如果得到證實，這些湖泊可能是另一種潛在的生命棲息地。有證據表明，木衛二大部分表面都富含過氧化氫。由于過氧化氫在與液態水結合時會分解為氧氣和水，作者認為它可能是簡單生命形式的重要能量供給。
在地球上通常與有機物質有關的粘土狀礦物（特別是頁硅酸鹽），也已在木衛二冰殼上被發現，礦物的出現可能是與小行星或彗星碰撞的結果。
一些科學家推測，地球上的生命可能通過小行星碰撞進入太空，并以一種稱為隕石有生源說的過程抵達了木星的衛星。
穿冰機器人（cryobot）和涵泳機器人（hydrobot）的藝術想像圖。
人類有關木衛二的大多數知識都獲取自旅行者號和伽利略號兩次任務中的飛掠觀測。木星冰月軌道器計劃已於2005年取消，但是還有各種各樣針對木衛二的未來探索任務的議案被不斷的提出。
2006年NASA（美國航空暨太空總署）的預算中編列了應美國國會的口頭提請爲未來的環航木衛二計劃而建立基金。在設想中，該計劃的任務包括：通過重力和高度的測量手段確認木衛二的表面冰殼下是否存在海洋；大範圍地對地表進行高解析拍攝，通過光譜分析以確認其表面物質的化學成分；以及利用穿冰雷達對冰層進行穿透探測等。該計劃甚至考慮讓飛船攜帶一個小型的著陸裝置，利用此裝置直接分析木衛二表面的化學成分，同時採集地震波數據以確定冰層的厚度和活躍程度。然而目前不可確知該計劃是否有切實啟動的可能，NASA2007年度的預算編列中就沒有這項資金。
另一個可行的計劃是使用與深度撞擊（DI）計劃相似的撞擊器。用撞擊器猛烈撞擊木衛二表面以激起碎屑煙霧，讓一艘小型飛船穿過煙霧收集碎屑。因無須從木星或木衛二的環航軌道上發射著陸器——當然也省略了從衛星上重新起飛的步驟——燃料的消耗將大大縮減，故而該設想被看成是最經濟的方案之一。
還有一些更大膽的設想，比如發射一個著陸器尋找凍結在冰殼淺層的可能的生命跡象，或者直接深入內部對冰下海洋進行探查。提案之是派遣一個被稱作「融探」（Melt Probe）的巨型核動力探測器（穿冰機器人——cryobot），用它融冰打孔，一直鑚入到冰下海洋，接觸到水後再釋放一個自主運行的水下行走器（涵泳機器人——hydrobot）。這個裝置可以將收集到信息傳送回地球。穿冰和涵泳機器人都要經過嚴格的消毒，以避免將可能從地球攜帶的有機質誤認作當地的生物，並杜絕對冰下海洋的污染。這一議案尚未進入嚴肅籌劃的階段。
Cryobot在南極洲經過了測試。隨著鉆頭通過產生的熱量融化冰層，探測器會“越陷越深”。融化冰層從理論上講是個不錯的概念，但如果探測器碰到冰層深處的東西，比如大塊石頭，它將陷入其中不可自拔。如果不能融化冰層，那么探測任務將就此走向終結。香港理工大學和匈牙利格拉茲威爾特勞姆福斯特研究所設計出將鉆探技術和融化方法完美融為一體的創新方法。他們提出的“熱鉆”（thermal drill）系統原型機在實驗中表現不俗，實驗結果刊登在2008年7月出版的《行星和空間科學》雜志上。
高校空間研究協會（Universities Space Research Association）於2006年出版了一冊《太陽系探索指南》（Solar System Exploration Roadmap）作為NASA的決策參考。該手冊將對木衛二的探索排在前列，建議於2008年啟動一系列有關旗艦級木衛二任務的策劃項目，並期望飛船能在2015年升空。
由旅行者2號所拍攝的木衛二高解析度圖片，圖片顯示木衛二有著光滑的表面，只有三個隕石坑的直徑超過5公里。
2013年科幻冒險片《木衛二報告》
2016年11月4日發售的《使命召喚：無限戰爭》中第一章劇情在木衛二上開展。
2019年進入的遊戲《》可以直接操控潛艇在木衛二冰層下探索並遭遇虛構生物。
2019年美國HBO電視劇《守護者》中，超級英雄曼哈頓博士及就曾經在這顆衛星上生存並創造生命。
2020年Bungie工作室發售的《命運2》DLC內容 《 凌光之刻 》劇情以木衛二作為主要場景。
*  ''Europa, a Continuing Story of Discovery'' at NASA/JPL
*  The Calendars of Jupiter
*  Are our nearest living neighbours on one of Jupiter's Moons?
* 注意：在希臘神話方面，名稱叫做伽倪墨得斯。關於天文學方面，名稱叫蓋尼米德，也可以叫做甘尼米德。
木衛三又稱為「蓋尼米德」（，），是圍繞木星運轉的一顆衛星，公轉周期約為7天。按距離木星從近到遠排序，木衛三在木星的所有衛星中排第七，在伽利略衛星中排第三。它與木衛二及木衛一保持著1:2:4的軌道共振關系。木衛三是太陽系中最大的衛星，其直徑大于水星，質量約為水星的一半。
木衛三主要由硅酸鹽巖石和冰體構成，星體分層明顯，擁有一個富鐵的、流動性的內核。人們推測在木衛三表面之下200公里處存在一個被夾在兩層冰體之間的咸水海洋。木衛三表面存在兩種主要地形。其中較暗的地區約占星體總面積的三分之一，其間密布著撞擊坑，地質年齡估計有40億年之久；其余地區較為明亮，縱橫交錯著大量的槽溝和山脊，其地質年齡較前者稍小。明亮地區的破碎地質構造的產生原因至今仍是一個謎，有可能是潮汐熱所導致的構造活動造成的。
木衛三是太陽系中已知的唯一一顆擁有磁圈的衛星，其磁圈可能是由富鐵的流動內核的對流運動所產生的。 其中的少量磁圈與木星的更為龐大的磁場相交迭，從而產生了向外擴散的場線。木衛三擁有一層稀薄的含氧大氣層，其中含有原子氧，氧氣和臭氧，同時原子氫也是大氣的構成成分之一。而木衛三上是否擁有電離層還尚未確定。
一般認為木衛三是由伽利略·伽利萊在1610年首次觀測到的。后來天文學家西門·馬里烏斯建議以希臘神話中神的斟酒者、宙斯的愛人蓋尼米德為之命名。 從先驅者10號開始，多艘太空船曾近距離掠過木衛三。旅行者號太空船曾經精確地測量了該衛星的大小，伽利略號探測器則發現了它的地下海洋和磁場。此外，一個被稱為“木衛二－木星系統任務”的全新的探測木星的冰衛星的計劃，原定于2020年前后發射，但最終未能實施，該任務被即將于2022年發射的木星冰月探測器取代。
1610年1月11日，伽利略·伽利萊觀測到三顆靠近木星的星體；第二天晚上，他注意到這三顆星體發生了位移。接著，他又發現了第四顆星體，即后來的木衛三。至1月15日晚，伽利略確定這些星體是圍繞木星運行的。他聲稱有權為這些衛星命名，并曾考慮過“科斯-{米}-安衛星”（Cosmian Stars）的名字，但最終將之命名為“美第奇衛星”(Medicean Stars)。
法國天文學家建議為美第奇衛星家族的各顆衛星分別命名，但是其建議未被采納。 原本宣稱其最初發現伽利略衛星的西門·馬里烏斯曾試圖將這幾顆衛星命名為“朱庇特的薩圖爾努斯”（Saturn of Jupiter）、“朱庇特的朱庇特”（Jupiter of Jupiter，即指木衛三）、“朱庇特的維納斯”（Venus of Jupiter）和“朱庇特的墨丘利”（Mercury of Jupiter），但也從未被采用。后來在約翰內斯·開普勒的建議下，馬里烏斯又提出了一種命名法：
這種命名法在相當長的時期內并沒有被普遍接受，直至20世紀中期才得到普遍使用。在早期的天文學文獻中，該衛星均以羅馬數字作為指代（該體系由伽利略提出），即被稱為木衛三（Jupiter III ）或“朱庇特的第三顆衛星”（third satellite of Jupiter）。后來隨著土星的衛星群的發現，基于開普勒和馬里烏斯建議的命名系統開始被用于指稱木星的衛星。木衛三是伽利略衛星中唯一一顆以男性人物名字命名的。
另外，中國科學史學家、天文學家席澤宗認為，這顆衛星早在前364年就由東周戰國時代的天文學家甘德發現，比伽利略和馬里烏斯早了兩千多年。不過這種說法沒有得到國際普遍的認可。
木衛三的軌道距離木星107萬400公里，是伽利略衛星中距離木星第三近的，其公轉周期為7天3小時。和大部分已知的木星衛星一樣，木衛三也為木星所鎖定，永遠都以同一面面向木星。它的軌道離心率很小，軌道傾角也很小，接近于木星赤道，同時在數百年的周期里，軌道的離心率和傾角還會以周期函數的形式受到太陽和木星引力攝動的影響。變化范圍分別為0.0009-0.0022和0.05-0.32°。這種軌道的變化使得其轉軸傾角在0-0.33°之間變化。
木衛一、木衛二和木衛三三者之間的拉普拉斯共振狀態
木衛三和木衛二、木衛一保持著軌道共振關系：即木衛三每公轉一周，木衛二即公轉兩周、木衛一公轉四周。當木衛二位于近拱點、木衛一位于遠拱點時，兩者之間會出現上合現象；而當木衛二位于近拱點時，它和木衛三之間也會出現上合現象。木衛一-木衛二和木衛二-木衛三的上合位置會以相同速率移動，遂三者之間沒有可能出現三星合現象。這種復雜的軌道共振被稱為拉普拉斯共振。
現今的拉普拉斯共振并無法將木衛三的軌道離心率提升到一個更高的值。 0.0013的離心率值可能是早期殘留下來的——當時軌道離心率的提升是有可能的。但是木衛三的軌道離心率仍然讓人困惑：如果在現階段其離心率值無法提升，則必然得表明在其內部的潮汐耗散作用下，它的離心率值正在逐漸損耗。這意味著離心率值的最后一次損耗就發生在數億年之前。由于現今木衛三軌道的離心率相對較低——平均只有0.0015，所以現今木衛三的潮汐熱也應該相應的十分微弱。但是在過去，木衛三可能已經經歷過了一種或多種類拉普拉斯共振 ，從而使得其軌道離心率能達到0.01-0.02的高值。這可能在木衛三內部引起了顯著的潮汐熱效應；而這種多階段的內部加熱最終造成了現今木衛三表面的槽溝地形。
人們還無法確切知曉木衛一、木衛二和木衛三之間的拉普拉斯共振是如何形成的。現今存在兩種假說：一種認為這種狀態在太陽系形成之初即已存在；另一種認為這種狀態是在太陽系形成之后才發展出來的。一種可能的形成過程如下：首先是由于木星的潮汐效應，致使木衛一的軌道向外推移，直至某一點與木衛二發生2:1的軌道共振；之后其軌道繼續向外推移，同時將部分的旋轉力矩轉移給木衛二，從而也引起了后者的軌道向外推移；這個過程持續進行，直到木衛二到達某一點，與木衛三形成2:1的軌道共振。最終三者之間的兩對上合現象的位置移動速率保持一致，形成拉普拉斯共振。
木衛三內部構造說明
木衛三內部結構
木衛三的平均密度為1.936g/cm3，表明它是由近乎等量的巖石和水構成的，后者主要以冰體形式存在。冰體的質量占衛星總質量的46-50%，比之木衛四稍低。此外可能還存在某些不穩定的冰體，如氨的冰體。木衛三巖石的確切構成還不為人知，但是很可能接近于L型或LL型普通球粒隕石，這兩類隕石較之H球粒隕石，所含的全鐵和金屬鐵較少，而鐵氧化物較多。在木衛三上，以質量計，鐵和硅的豐度比為1.05-1.27，而在太陽中，則為1.8。
木衛三表面的反照率約為0.43。冰體水廣泛存在于其表面，比重達到50-90%，高出整體比重許多。利用近紅外光譜學，科學家們在1.04、1.25、1.5、2.0和3.0微米波長段發現了強烈的冰體水的吸附帶。明亮地帶的槽溝構造可能含有較多的冰體，故顯得較為明亮。除了水外，對伽利略號和地基觀測站拍攝的高分辨率近紅外光譜和紫外線光譜結果的分析也顯示了其他物質的存在，包括二氧化碳、二氧化硫，也可能還包括氰、硫酸氫鹽和多種有機化合物。此外伽利略號還在木衛三表面發現了硫酸鎂、硫酸鈉等物質。這些鹽類物質可能來自于地表之下的海洋。
木衛三的表面是不對稱的：其同軌道方向的一面要亮于逆軌道方向的一面。這種狀況類似于木衛二，而和木衛四的狀況正好相反。此外，木衛三同軌道方向一面似乎富含二氧化硫。 而二氧化碳在兩個半球的分布則相對均勻，盡管在極地地區并未觀測到它的存在。木衛三上的撞擊坑（除了一個之外）并不富含二氧化碳，這點也與木衛四不同。木衛三的二氧化碳可能在過去的一段時期已經被消耗殆盡了說法不確切。
木衛三的地層結構已經充分分化，它含有一個由硫化亞鐵和鐵構成的內核、由硅酸鹽構成的內層地函和由冰體構成的外層地函。這種結構得到了由伽利略號在數次飛掠中所測定的木衛三本身較低的無量綱轉動慣量——數值為0.3105± 0.0028——的支持。 事實上，木衛三是太陽系中轉動慣量最小的固態天體。伽利略號探測到的木衛三本身固有的磁場則與其富鐵的、流動的內核有關。擁有高電導率的液態鐵的對流是產生磁場的最合理模式。
較暗的尼克爾森區和較亮的哈帕吉亞槽溝之間可謂涇渭分明。
木衛三內部不同層次的厚度取決于硅酸鹽的構成成分（其中部分為橄欖石和輝石）以及內核中硫元素的數量。最可能的情況是其內核半徑達到700-900公里，外層冰質地涵厚度達800-1000公里，其余部分則為硅酸鹽質地涵。內核的密度達到了5.5–6g/cm3，硅酸鹽質地涵的密度為3.4–3.6g/cm3。與地球內核結構類似，某些產生磁場的模型要求在鐵-硫化亞鐵液態內核之中還存在著一個純鐵構成的固態內核。若是這種類型的內核，則其半徑最大可能為500公里。 木衛三內核的溫度可能高達1500-1700K，壓力高達100千巴（100億帕）。
特洛斯撞擊坑一帶有大量水冰存在，形成白色的地表外觀。
旅行者2號拍攝的的木衛三背向木星一面的照片拼接圖。較為古老的暗區——伽利略區位于右上方。它和另外一個較小的暗區——馬里烏斯區之間隔著較為明亮也較為年輕的烏魯克溝帶。從相對較為年輕的奧里西斯隕石坑中噴出的冰體形成了圖像底部明亮的輻射帶。
木衛三的表面主要存在兩種類型的地形：一種是非常古老的、密布撞擊坑的暗區，另一種是較之前者稍微年輕（但是地質年齡依舊十分古老）、遍布大量槽溝和山脊的明區。暗區的面積約占球體總面積的三分之一，其間含有粘土和有機物質，這可能是由撞擊木衛三的隕石帶來的。
而產生槽溝地形的加熱機制則仍然是行星科學中的一大難題。現今的觀點認為槽溝地形從本質上說主要是由構造活動形成的；而如果冰火山在其中起了作用的話，那也只是次要的作用。為了引起這種構造活動，木衛三的巖石圈必須被施加足夠強大的壓力，而造成這種壓力的力量可能與過去曾經發生的潮汐熱作用有關——這種作用可能在木衛三處于不穩定的軌道共振狀態時發生。引力潮汐對冰體的撓曲作用會加熱星體內部，給巖石圈施加壓力，并進一步導致裂縫、地壘和地塹的形成，這些地形取代了佔木衛三表面積70%的古老暗區。槽溝地形的形成可能還與早期內核的形成過程及其后星體內部的潮汐熱作用有關，它們引起的冰體的相變和熱脹冷縮作用可能導致木衛三發生了微度膨脹，幅度為1-6%。 隨著星體的進一步發育，熱水噴流被從內核擠壓至星體表面，導致巖石圈的構造變形。星體內部的放射性衰變產生的熱能是最可能的熱源，木衛三地下海洋的形成可能就有賴于它。通過研究模型人們發現，如果過去木衛三的軌道離心率值較現今高很多（事實上也可能如此），那么潮汐熱能就可能取放射性衰變熱源而代之，成為木衛三最主要的熱源。
槽溝地形區中新近形成的撞擊坑。上為古拉撞擊坑，下為阿克洛奧斯撞擊坑。
撞擊坑在兩種地形中均可見到，但是在暗區中分布的更為密集：這一區域遭遇過大規模的隕石轟擊，因而撞擊坑的分布呈飽和狀態。較為明亮的槽溝地形區分布的撞擊坑則較少，在這里由于構造變形而發育起來的地形成為了主要地質特征。撞擊坑的密度表明暗區的地質年齡達到了40億年，接近于月球上的高地地形的地質年齡；而槽溝地形則稍微年輕一些（但是無法確定其確切年齡）。 和月球類似，在35-40億年之前，木衛三經歷過一個隕石猛烈轟擊的時期。如果這種情況屬實，那么這個時期在太陽系內曾經發生了大規模的轟擊事件，而這個時期之后轟擊率又大為降低。 在亮區中，既有撞擊坑覆蓋于槽溝之上的情況，也有槽溝切割撞擊坑的情況，這說明其中的部分槽溝地質年齡也十分古老。木衛三上也存在相對年輕的撞擊坑，其向外發散的輻射線還清晰可見。 木衛三的撞擊坑深度不及月球和水星上的，這可能是由于木衛三的冰質地層質地薄弱，會發生位移，從而能夠轉移一部分的撞擊力量。許多地質年代久遠的撞擊坑的坑體結構已經消失不見，只留下一種被稱為變餘結構的殘跡。
木衛三的顯著特征包括一個被稱為伽利略區的較暗平原，這個區域內的槽溝呈同心環分布，可能是在一個地質活動時期內形成的。另外一個顯著特征則是木衛三的兩個極冠，其構成成分可能是霜體。這層霜體延伸至緯度為40°的地區。旅行者號首次發現了木衛三的極冠。目前有兩種解釋極冠形成的理論，一種認為是高緯度的冰體擴散所致，另一種認為是外空間的等離子態冰體轟擊所產生的。伽利略號的觀測結果更傾向于后一種理論。
1972年，一支在印度尼西亞的博斯查天文臺工作的印度、英國和美國天文學家聯合團隊宣稱他們在一次掩星現象中探測到了木衛三的大氣，當時木星正從一顆恒星之前通過。他們估計其大氣壓約為1微巴（0.1帕）。1979年旅行者1號在飛掠過木星之時，借助當時的一次掩星現象進行了類似的觀測，但是得到了不同的結果。旅行者1號的掩星觀測法使用短于200納米波長的遠紫外線光譜進行觀測，這比之1972年的可見光譜觀測法，在測定氣體存在與否方面要精確得多。旅行者1號的觀測數據表明木衛三上并不存在大氣，其表面的微粒數量密度最高只有，對應的壓力小于。后一個數據較之1972年的數據要小了5個數量級，說明早期的估計太過于樂觀了。
木衛三表面的假色溫度圖
不過1995年哈勃空間望遠鏡發現了木衛三上存在稀薄的、以氧為主要成分的大氣，這點類似于木衛二的大氣。哈勃望遠鏡在130.4納米到135.6納米段的遠紫外線光譜區探測到了原子氧的大氣光。這種大氣光是分子氧遭受電子轟擊而離解時所發出的，這表明木衛三上存在著以O2分子為主的中性大氣。其表面微粒數量密度在 范圍之間，相應的表面壓力為。 這些數值在旅行者號1981年探測的數值上限之內。這種微量級的氧氣濃度不足以維持生命存在；其來源可能是木衛三表面的冰體在輻射作用下分解為氫氣和氧氣的過程，其中氫氣由于其原子量較低，很快就逃逸出木衛三了。木衛三上觀測到的大氣光并不像木衛二上的同類現象一般在空間分布上呈現均一性。哈柏望遠鏡在木衛三的南北半球發現了數個亮點，其中兩個都處于緯度50°地區——即木衛三磁圈的擴散場線和聚集場線的交界處。同時也有人認為亮點可能是等離子體在下落過程中切割擴散場線所形成的極光。
木衛三上的亮點
中性大氣層的存在著木衛三上也應該存在電離層，因為氧分子是在遭受來自磁圈和太陽遠紫外輻射的高能電子轟擊之后而電離的。但是和大氣層一樣，木衛三電離層的性質也引發了爭議。伽利略號的部分觀測發現在木衛三表面的電子密度較高，表明其存在電離層，但是其他觀測則毫無所獲。通過各種觀測所測定的木衛三表面的電子密度處于400–2,500 cm?3范圍之間。及至2008年，木衛三電離層的各項參數仍未被精確確定。
證明木衛三含氧大氣存在的另一種方法是對藏于木衛三表層冰體中的氣體進行測量。1996年，科學家們公布了針對臭氧的測量結果。 1997年，光譜分析揭示了分子氧的二聚體（或雙原子分子）吸收功能，即當氧分子處于濃相狀態時，就會出現這種吸收功能，而如果分子氧藏于冰體之中，則吸收功能最佳。二聚體的吸收光譜位置更多的取決于緯度和經度，而非表面的反照率——隨著緯度的提高，吸收光譜的位置就會上移。而相反的，隨著緯度的提高，臭氧的吸收光譜則會下移。實驗室的模擬試驗表明，在木衛三上表面溫度高于100K的地區，O2并不會聚合在一起，而是擴散至冰體中。
當在木衛二上發現了鈉元素之后，科學家們便開始在木衛三的大氣中尋找這種物質，但是到了1997年都一無所獲。據估計，鈉在木衛三上的豐度比木衛二小13倍，這可能是因為其表面原本就缺乏該物質或磁圈將這類高能原子擋開了。木衛三大氣層中存在的另一種微量成分是原子氫，在距該衛星表面3000公里的太空即已能觀測到氫原子的存在。其在星體表面的數量密度約為。
木衛三磁圈示意圖
1995年至2000年間，伽利略號共6次近距離飛掠過木衛三，發現該衛星有一個獨立于木星磁場之外的、長期存在的、其本身所固有的磁矩，其大小估計為，比水星的磁矩大三倍。 其磁偶極子與木衛三自轉軸的交角為176°，這意味著其磁極正對著木星磁場。 磁層的北磁極位于軌道平面之下。由這個長期磁矩創造的偶極磁場在木衛三赤道地區的強度為719±2納特斯拉， 超過了此處的木星磁場強度——后者為120納特斯拉。木衛三赤道地區的磁場正對著木星磁場，這使其場線有可能重新聚合。而其南北極地區的磁場強度則是赤道地區的兩倍，為1440納特斯拉。