カリスト (衛星)
小さいスケールで見ると、表面は変化があり、高地の頂上付近に輝く霜の堆積物があり、その周囲を暗い物質で覆われた低地が囲む地形が見られる。これらの特徴は、小さい地形が昇華によって劣化した結果形成されたものだと考えられている。この考えは、一般にカリストには小さい衝突クレーターが少なく、それらの痕跡と考えられる多数の小丘が存在するという事実によって支持されている。地形の絶対的な年代は分かっていない。
カリストは極めて薄い大気を持ち、組成は大部分が二酸化炭素で、おそらくは酸素分子を含む。またある程度はっきりした電離圏を持つ。カリストは、形成直後の木星の周囲に存在したガスとダストからなる周惑星円盤の中で、ゆっくりとした集積によって形成されたと考えられている。カリストのゆっくりとした集積と、潮汐加熱がないことから、内部で急速な分化が発生するのに十分な熱を得られなかった。形成直後に発生したカリスト内部でのゆっくりとした対流は、部分的な分化を発生させ、さらに深さ 100〜150 km に内部海を形成し、小さい岩石の核が形成された可能性がある。
カリスト内部に海が存在する可能性があるということは、その内部に生命を保持している可能性も持つということである。しかしその可能性は近傍のエウロパに比べると低いと考えられている。これまでに、パイオニア10号と11号からガリレオやカッシーニに至るまで、多数の探査機がカリストを観測している。カリストでの放射線強度は低いため、人類が将来的に木星系の探査を行う際に基地を建設する場所として最も適していると長い間考えられている。
カリストの内部海には生命が存在しうるとの推測がある。エウロパやガニメデ、土星の衛星エンケラドゥス、ミマス、ディオネやタイタンと同様に、存在が仮定されている内部海はおそらく塩水だろうと考えられる。
内部海では好塩菌が繁殖できる可能性がある。エウロパやガニメデと同様に、カリスト地下の塩分の多い海には、生命が存在可能な条件や地球外微生物生命体さえも存在しているという考えも提起されている。しかし生命が存在するのに必要な環境の条件は、エウロパと比較するとカリストは劣っているとされる。この主な原因は、岩石成分との接触が無いことと、カリスト内部からの熱流束が低いという点である。科学者の Torrence Johnson は他のガリレオ衛星に生命が存在する可能性とカリストでの可能性を比較して、以下のように述べている。
私達が「前生物化学」と呼んでいる生命のための基本的な成分は、彗星や小惑星、氷衛星のような多くの太陽系内天体に豊富に存在する。生物学者は現実に生命を支えるのに必要なのは液体の水とエネルギーであると信じているため、液体の水があるかもしれない別の場所を探すのはエキサイティングなことである。しかし、エネルギーは別の問題であり、そして現在、カリストの海は放射性元素で暖められているのみであるのに対し、エウロパは木星にずっと近いために潮汐エネルギーによっても暖められている。
上記の考察やその他の科学的な観測に基づくと、全ての木星の衛星の中でエウロパが微生物が存在している可能性が最も高いと考えられている。
カリストの慣性モーメントの測定値からは,この天体の内部は部分的にしか分化していないことが示唆されており、内部の氷成分を溶融させるだけの十分な加熱は発生しなかったことを意味している。従って、低密度の木星周囲の周惑星円盤の中でゆっくりとした集積過程で形成されたというのがもっともらしい仮説である。集積過程が長い場合、天体衝突や放射性物質の崩壊熱や収縮による熱の蓄積に冷却が追いつくことができ、そのため内部が溶けて急速に分化するのを防ぐことができる。これを実現可能なカリストの形成タイムスケールは、10万年から1000万年とされている。
集積後のカリストのさらなる進化は、放射性物質の崩壊による加熱と、表面付近での熱伝導による冷却、内部の固体もしくは準固体の対流による冷却の釣り合いによって決まる。氷の準固体の対流の詳細は、全ての氷衛星の理論モデルにおける主要な不確定要素となっている。氷の粘性の温度依存性があるため、温度が融点に十分近い場合は対流が発達することは知られている。氷天体の内部での準固体の対流は、氷の運動は1年あたり1センチメートルのオーダーというゆっくりとしたプロセスではあるが、長い時間スケールで見た場合は非常に効率的な冷却メカニズムとしてはたらく。