木星衛星:簡介,形成和發展,特性,命名,歷史記載,分群,木衛掩蝕,衛星列表,具體參

木星衛星總共有79顆，其中木衛一、木衛二、木衛三、木衛四是義大利天文學家伽利略在1610年用自製的望遠鏡發現的，這四個衛星後被稱為伽利略衛星。

2018年7月17日，美國研究人員說，他們新發現了12顆木星衛星，使已知木衛總數增加到79顆。新發現的衛星中，有1顆有同其他衛星正面碰撞的風險。

基本介紹

中文名：木星衛星
別稱：伽利略衛星（僅衛星一、衛星二、衛星三、衛星四四顆衛星）
分類：衛星
發現者：伽利略
發現時間：1610年

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簡介

木星衛星satellites of Jupiter　木星的其他衛星比伽利略衛星暗得多，要用較大的望遠鏡才能看見。美國天文學家巴納德在1892年用望遠鏡發現的木衛五在木衛一軌道以內運動。

1979年3月，“旅行者”1號空間探測器發現木衛五呈淺灰色，上面有一個長約130公里、寬200～220公里的微紅區域。木星的其他衛星則是1904年以來用照相方法陸續發現的，它們在木衛四以外的軌道上運動。木星的13個衛星中，有的半徑達二千多公里，有的半徑僅幾公里或十幾公里。

1979年初，美國加利福尼亞理工學院的傑威特和丹尼爾森根據“旅行者” 2號探測結果宣布發現木星的一個新衛星，即木衛十四。

1980年，又有人宣布發現木衛十五和十六，但尚待證實。

木衛一附近之所以有氫雲、鈉雲，是因為原子從衛星的弱引力場中逃逸，飄散到周圍空間，但又被木星的巨大引力場束縛住。原子云就展布在“木星空間”，集中在發源地木衛一附近。至於電離層，則是由太陽紫外線電離木衛一的外層大氣中的原子造成的。

1979年3月，“旅行者”1號空間探測器發現木衛一的表面比較平坦，不像一般天體那樣有眾多的環形山。這個空間探測器還在木衛一上發現了至少有六座活火山，以每小時1,600公里的速度噴發著氣體和固體物質，噴出物高度可達450公里。火山活動區的直徑有的達200公里，火山噴發的強度比地球上大得多。

此外，木衛一還有一個紅色的極冠；當木衛一從木星影錐中鑽出來時，有長達15分鐘的亮度增強。射電天文學家還觀測到木星射電噪暴的強度同木衛一在軌道上的位置有密切聯繫。

“旅行者”1號發現木衛二是一個明亮的球體，表面夾雜著一些寬闊的黑色條紋和淡黃色暗區。這表明木衛二被冰覆蓋著，冰層底下可能是岩石；黑色條紋可能是它表面的裂縫。“旅行者” 1號在木衛三表面發現了十分明顯的山脊和峽谷的標誌，這說明木衛三表面存在斷層。“旅行者”1號拍攝的照片還表明,木衛四上有一些由同心環圍繞的大盆地，地勢起伏不大。同心環盆地放射出奇特的亮光，表明木衛四表面有冰層。此外還發現木衛四上的環形山比木衛三的多，說明木衛四的地質年齡比木衛三大。

2018年7月17日，美國研究人員說，他們新發現了12顆木星衛星，使已知木衛總數增加到79顆。新發現的衛星中，有1顆有同其他衛星正面碰撞的風險。

形成和發展

人們認為木星的規則衛星形成於環行星盤——類似於原行星盤的氣體及固體碎片環。這些物質可能是一顆在木星歷史早期形成的、質量與伽利略衛星相約的衛星的殘餘物。

模擬顯示，環行星盤在任何時候都有著相對低的質量，每隔一段時間，從太陽星雲捕捉來的木星質量的一小部分就會經過環行星盤。然而，現有的衛星只需要木星質量百分之二的環行星盤質量便可解釋。這表示在木星的早期歷史中，可能經過了幾代與伽利略衛星質量相約的衛星。每一代衛星都因為環行星盤的阻力而漸漸墮入木星，而從捕捉來的太陽星雲碎片則再形成新一代的衛星。當今天這一代（可能為第五代）形成的時候，環行星盤已經稀薄到不能對衛星的軌道造成很大的影響。現在的伽利略衛星仍然受到影響，並正在靠近木星。只有木衛一、木衛二和木衛三受到軌道共振的保護。而木衛三較大的質量表示它會比木衛一和木衛二更快靠近木星。

人們認為，外圈的不規則衛星是被捕獲的路過的小行星。那時原衛星環的質量仍然足夠吸收小行星的動力並使其進入軌道。當中許多被突然的減速撕裂，有的之後被其他衛星撞散，從而形成今天我們見到的各個族群。

特性

木星衛星的物理和軌道特性差異頗大。四顆伽利略衛星直徑超過3000公里，而木衛三甚至是太陽系中除了太陽和八大行星以外最大的天體。其餘衛星直徑都低於250公里，最小的只僅僅超過5公里。就算是伽利略衛星中最小的木衛二，也足足有其他衛星（不包括伽利略衛星）加起來的5000倍。軌道形狀的變化也極大：從近正圓到高離心率不等。另外，有的軌道方向和木星的自轉方向相反（逆行）。公轉周期也介乎7個小時（比木星自轉周期還短）到長達3年左右。

命名

1610年，木星的伽利略衛星發現後不久便由西門·馬里烏斯命名為艾奧（木衛一）、歐羅巴（木衛二）、加尼未（木衛三）和卡利斯托（木衛四）。

20世紀之前，這些名稱並不受歡迎，取而代之的為“木衛一”、“木衛二”，或“木星的第一顆衛星”等諸如此類的稱號。這些名稱要到20世紀才被廣泛使用，而其餘新發現的衛星則仍待命名，並稱以其羅馬數字編號V（5）至XII（12）。

1892年發現的木衛五，被法國天文學家佛林馬利安首度稱為阿曼爾提亞，非官方，但很流行。

1970年代，天文文學都直接使用衛星的羅馬數字編號。

1975年，國際天文聯合會（IAU）為木衛五至十三起名，並為日後發現的衛星提供正式的命名程式。規則是：新發現衛星的名稱須為神祇朱庇特（宙斯）的愛人和喜歡的人。

2004年，命名規則擴大到以上人物的後代。木衛三十四之後的衛星都以朱庇特或宙斯的女兒命名。

有些小行星和木星衛星有相同的名稱：小行星9、小行星38、小行星52、小行星85、小行星113和小行星239。國際天文聯合會將兩顆小行星（小行星1036和小行星204）永久改名以避免衝突。

歷史記載

其實木衛三是中國戰國時代的天文學家甘德發現的，他著有《歲星經》和《天文星占》兩書，可惜均已失傳。唐朝天文學家瞿曇悉達編著的《開元占經》第二十三卷中有這樣的記載“甘氏曰：單閼之歲，攝提格在卯，歲星在子，與須女、虛、危晨出夕入，其狀甚大有光，若有小赤星附於其側，是謂同盟”。

甘德早在公元前346年發現了木衛三，比伽利略早了將近2000年。

分群

木星的13個衛星分成三群。其中最靠近木星的一群──木衛五和四個伽利略衛星的軌道偏心率都非常小（≦0.01）﹐軌道面和木星赤道面的交角也都很小（≦05）﹐就是說﹐它們都在木星的赤道面上沿圓形軌道運動﹐這些衛星的軌道面與木星的軌道面的交角大約為2°～4°﹐順行﹐是規則衛星。其餘的衛星都是不規則衛星﹐但又可分為兩群。離木星稍遠的一群衛星──木衛十三﹑木衛六﹑木衛十﹑木衛七的軌道面和赤道面的交角為24°～29°﹐順行﹐軌道偏心率為0.13～0.21。離木星最遠的一群──木衛十二﹑木衛十一﹑木衛八﹑木衛九的軌道偏心率相當大（0.17～0.38）﹐它們的軌道面與木星赤道面的交角為145°～164°﹐它們都是逆行衛星。有人認為它們可能是被木星俘獲的小行星。

木衛掩蝕

木星的衛星在運行中會發生下列現象﹕木星在太陽照射下﹐背太陽方向有一影錐﹐當木星衛星進入影錐時﹐衛星無法反射太陽光﹐變得不可見了﹐稱為木衛蝕。當木星的衛星進入木星圓面的後面﹐我們從地球上觀測木星衛星的視線便被木星擋住﹐稱為木衛掩。木星的衛星通過木星圓面的前面﹐從地球看去在木星視圓面上投下一個圓形斑點﹐稱為木衛凌木。當木星某一衛星的影子投在木星視圓面上而它本身又不在木星視圓面上時﹐稱為木衛影凌木。從地球上看去﹐當木星的一個衛星擋住另一個時﹐稱為木衛互掩﹔當一個木衛進入另一木衛的影錐時﹐稱為木衛互蝕。

木星的4顆較大衛星，即伽利略衛星，從內向外排列依次為木衛一（Io）、木衛二（Europa）、木衛三（Ganymede）、木衛四（Callisto），它們與木星一起組成了一個小型的“太陽系”。伽利略衛星環繞木星的運動一直受到天文學家的關注。人們通過不斷的觀測可以改進這些衛星的軌道模型，從而對木星及其周圍的空間環境的深入探測提供必要的支持。最近的幾年間木星和它的衛星將發生多次互掩互食現象。當地球和伽利略衛星處於同一個軌道面時，互掩現象可能發生；類似地，當太陽和伽利略衛星在同一軌道面時，互食現象可能發生。圖1給出的是木星衛星互掩互食現象的原理圖。圖中，對於地面觀測者來說，J1（Io）受J2（Europa）的遮掩，因此地面觀測者看不到J2後面的J1，這種現象被稱為J1被J2掩，或如圖1中所稱：“J2掩J1”。J3（Ganymede）由於在J4（Callisto）的陰影區內，其光度發生明顯變化，我們說J3被J4食，或如圖1中所稱：“J4食J3”。對於伽利略衛星，這種互掩互食現象每6年發生一次，土星衛星每15年發生一次，天王衛星則每42年才可能發生一次互掩互食現象。在衛星的互掩互食過程中，兩個相關天體的測光結果顯示出被掩食的天體的光流量會下降，如圖（以CCD（chargecoupleddevice，電荷耦合器件）觀測為例）所示。圖2中光流量可分為三部分，即天光背景及當前的Dark（暗場）值，掩食星光流量和被掩食星光流量變化值。在對觀測的處理、分析中，我們是以掩食星為參考星來測定被掩食星的光流量變化的。圖中的A點即掩食現象的開始時刻，此時被掩食星因受掩食星的遮擋光流量開始下降，B點為中間時刻，此時被掩食星受掩食星的遮擋程度達到最大，光流量最小，而C點為結束時刻，此時，衛星的掩食天象結束，被掩食星光流量值恢復到掩食開始前的值。

衛星列表

具體參數

順序	編號	名稱	直徑（公里）	質量（×10公斤）	半長軸（公里）	公轉周期（日）	軌道傾角（°）	軌道離心率	發現年份	發現者	衛星群
1	木衛十六	Metis	60×40×34	~3.6	127,690	+7h 4m 29s	0.06°	0.00002	1979	辛諾特旅行者一號	內圈
2	木衛十五	Adrastea	20×16×14	~0.2	128,690	+7h 9m 30s	0.03°	0.0015	1979	朱維特旅行者二號	內圈
3	木衛五	Amalthea	250×146×128	208	181,366	+11h 57m 23s	0.374°	0.0032	1892	巴納德	內圈
4	木衛十四	Thebe	116×98×84	~43	221,889	+16h 11m 17s	1.076°	0.0175	1979	辛諾特旅行者一號	內圈
5	木衛一	Io	3,660.0×3,637.4 ×3,630.6	8,900,000	421,700	+1.769137786	0.050°	0.0041	1610	伽利略	伽利略
6	木衛二	Europa	3,121.6	4,800,000	671,034	+3.551181041	0.471°	0.0094	1610	伽利略	伽利略
7	木衛三	Ganymede	5,262.4	15,000,000	1,070,412	+7.15455296	0.204°	0.0011	1610	伽利略	伽利略
8	木衛四	Callisto	4,820.6	11,000,000	1,882,709	+16.6890184	0.205°	0.0074	1610	伽利略	伽利略
9	木衛十八	Themisto	8	0.069	7,393,216	+129.87	45.762°	0.2115	1975/2000	科瓦爾羅默爾謝柏德等人	忒彌斯托
10	木衛十三	Leda	16	0.6	11,187,781	+241.75	27.562°	0.1673	1974	科瓦爾	希馬利亞
11	木衛六	Himalia	170	670	11,451,971	+250.37	30.486°	0.1513	1904	勃萊因	希馬利亞
12	木衛十	Lysithea	36	6.3	11,740,560	+259.89	27.006°	0.1322	1938	尼克爾森	希馬利亞
13	木衛七	Elara	86	87	11,778,034	+261.14	29.691°	0.1948	1905	勃萊因	希馬利亞
14	—	S/2000 J 11	4	0.0090	12570424	+287.93	27.584°	0.2058	2001	謝柏德等人	希馬利亞
15	木衛四十六	Carpo	3	0.0045	17,144,873	+458.62	56.001°	0.2735	2003	謝柏德等人	卡爾波
16	—	S/2003 J 12	1	0.00015	17,739,539	−482.69	142.680°	0.4449	2003	謝柏德等人	?
17	木衛三十四	Euporie	2	0.0015	19,088,434	−538.78	144.694°	0.0960	2002	謝柏德等人	亞南克
18	—	S/2003 J 3	2	0.0015	19,621,780	−561.52	146.363°	0.2507	2003	謝柏德等人	亞南克
19	—	S/2003 J 18	2	0.0015	19,812,577	−569.73	147.401°	0.1569	2003	格萊德曼等人	亞南克
20	—	S/2011 J 1	1	?	20,155,290	−582.22	162.8°	0.2963	2011	謝柏德等人	?
21	—	S/2010 J 2	1	?	20,307,150	-588.1	150.4°	0.307	2010	Veillet	亞南克?
22	木衛四十二	Thelxinoe	2	0.0015	20,453,753	−597.61	151.292°	0.2684	2003	謝柏德等人	亞南克
23	木衛三十三	Euanthe	3	0.0045	20,464,854	−598.09	143.409°	0.2000	2002	謝柏德等人	亞南克
24	木衛四十五	Helike	4	0.0090	20,540,266	−601.40	154.586°	0.1374	2003	謝柏德等人	亞南克
25	木衛三十五	Orthosie	2	0.0015	20,567,971	−602.62	142.366°	0.2433	2002	謝柏德等人	亞南克
26	木衛二十四	Iocaste	5	0.019	20,722,566	−609.43	147.248°	0.2874	2001	謝柏德等人	亞南克
27	—	S/2003 J 16	2	0.0015	20,743,779	−610.36	150.769°	0.3184	2003	格萊德曼等人	亞南克
28	木衛二十七	Praxidike	7	0.043	20,823,948	−613.90	144.205°	0.1840	2001	謝柏德等人	亞南克
28	木衛二十二	Harpalyke	4	0.012	21,063,814	−624.54	147.223°	0.2440	2001	謝柏德等人	亞南克
30	木衛四十	Mneme	2	0.0015	21,129,786	−627.48	149.732°	0.3169	2003	格萊德曼等人	亞南克
31	木衛三十	Hermippe	4	0.0090	21,182,086	−629.81	151.242°	0.2290	2002	謝柏德等人	亞南克?
32	木衛二十九	Thyone	4	0.0090	21,405,570	−639.80	147.276°	0.2525	2002	謝柏德等人	亞南克
33	木衛十二	Ananke	28	3.0	21,454,952	−642.02	151.564°	0.3445	1951	尼克爾森	亞南克
34	木衛五十	Herse	2	0.0015	22,134,306	−672.75	162.490°	0.2379	2003	格萊德曼等人	加爾尼
35	木衛三十一	Aitne	3	0.0045	22,285,161	−679.64	165.562°	0.3927	2002	謝柏德等人	加爾尼
36	木衛三十七	Kale	2	0.0015	22,409,207	−685.32	165.378°	0.2011	2002	謝柏德等人	加爾尼
37	木衛二十	Taygete	5	0.016	22,438,648	−686.67	164.890°	0.3678	2001	謝柏德等人	加爾尼
38	—	S/2003 J 19	2	0.0015	22,709,061	−699.12	164.727°	0.1961	2003	格萊德曼等人	加爾尼
39	木衛二十一	Chaldene	4	0.0075	22,713,444	−699.33	167.070°	0.2916	2001	謝柏德等人	加爾尼
40	—	S/2003 J 15	2	0.0015	22,720,999	−699.68	141.812°	0.0932	2003	謝柏德等人	亞南克?
41	—	S/2003 J 10	2	0.0015	22,730,813	−700.13	163.813°	0.3438	2003	謝柏德等人	加爾尼?
42	—	S/2003 J 23	2	0.0015	22,739,654	−700.54	148.849°	0.3930	2004	謝柏德等人	帕西法爾
43	木衛二十五	Erinome	3	0.0045	22,986,266	−711.96	163.737°	0.2552	2001	謝柏德等人	加爾尼
44	木衛四十一	Aoede	4	0.0090	23,044,175	−714.66	160.482°	0.6011	2003	謝柏德等人	帕西法爾
45	木衛四十四	Kallichore	2	0.0015	23,111,823	−717.81	164.605°	0.2041	2003	謝柏德等人	加爾尼?
46	木衛二十三	Kalyke	5	0.019	23,180,773	−721.02	165.505°	0.2139	2001	謝柏德等人	加爾尼
47	木衛十一	Carme	46	13	23,197,992	−721.82	165.047°	0.2342	1938	尼克爾森	加爾尼
48	木衛十七	Callirrhoe	9	0.087	23,214,986	−722.62	139.849°	0.2582	2000	格萊德曼等人	帕西法爾
49	木衛三十二	Eurydome	3	0.0045	23,230,858	−723.36	149.324°	0.3769	2002	謝柏德等人	帕西法爾?
50	—	S/2011 J 2	1	?	23,329,710	−725.06	151.8°	0.3867	2011	謝柏德等人	?
51	木衛三十八	Pasithee	2	0.0015	23,307,318	−726.93	165.759°	0.3288	2002	謝柏德等人	加爾尼
52	—	S/2010 J 1	2		23,314,335	−722.83	163.2°	0.320	2010	Jacobson et al.	帕西法爾?
53	木衛四十九	Kore	2	0.0015	23,345,093	−776.02	137.371°	0.1951	2003	謝柏德等人	帕西法爾
54	木衛四十八	Cyllene	2	0.0015	23,396,269	−731.10	140.148°	0.4115	2003	謝柏德等人	帕西法爾
55	木衛四十七	Eukelade	4	0.0090	23,483,694	−735.20	163.996°	0.2828	2003	謝柏德等人	加爾尼
56	—	S/2003 J 4	2	0.0015	23,570,790	−739.29	147.175°	0.3003	2003	謝柏德等人	帕西法爾
57	木衛八	Pasiphaë	60	30	23,609,042	−741.09	141.803°	0.3743	1908	格萊德曼等人	帕西法爾
58	木衛三十九	Hegemone	3	0.0045	23,702,511	−745.50	152.506°	0.4077	2003	謝柏德等人	帕西法爾
59	木衛四十三	Arche	3	0.0045	23,717,051	−746.19	164.587°	0.1492	2002	謝柏德等人	加爾尼
60	木衛二十六	Isonoe	4	0.0075	23,800,647	−750.13	165.127°	0.1775	2001	謝柏德等人	加爾尼
61	—	S/2003 J 9	1	0.00015	23,857,808	−752.84	164.980°	0.2761	2003	謝柏德等人	加爾尼
62	—	S/2003 J 5	4	0.0090	23,973,926	−758.34	165.549°	0.3070	2003	謝柏德等人	加爾尼
63	木衛九	Sinope	38	7.5	24,057,865	−762.33	153.778°	0.2750	1914	尼克爾森	帕西法爾
64	木衛三十六	Sponde	2	0.0015	24,252,627	−771.60	154.372°	0.4431	2002	謝柏德等人	帕西法爾
65	木衛二十八	Autonoe	4	0.0090	24,264,445	−772.17	151.058°	0.3690	2002	謝柏德等人	帕西法爾
66	木衛十九	Megaclite	5	0.021	24,687,239	−792.44	150.398°	0.3077	2001	謝柏德等人	帕西法爾
67	—	S/2003 J 2	2	0.0015	30,290,846	−1077.02	153.521°	0.1882	2003	謝柏德等人	?

按照行星群分組

木星內部衛星群：木衛五 | 木衛十四 | 木衛十五 | 木衛十六
伽利略衛星：木衛一 | 木衛二 | 木衛三 | 木衛四
不屬於其它群：木衛十八
希瑪莉亞衛星群：木衛六 | 木衛七 | 木衛十 | 木衛十三
不屬於其它群：木衛四十六
亞南克衛星群：木衛十二 | 木衛二十二 | 木衛二十四 | 木衛二十七 | 木衛二十九 | 木衛三十三（核心）| 木衛三十 | 木衛三十四 | 木衛三十五 | 木衛四十 | 木衛四十二 | 木衛四十五
加爾尼衛星群：木衛十一 | 木衛二十 | 木衛二十一 | 木衛二十三 | 木衛二十五 | 木衛二十六 | 木衛三十一 | 木衛三十七 | 木衛三十八 | 木衛四十三 | 木衛四十四 | 木衛四十七
帕西法爾衛星群：木衛八 | 木衛九 | 木衛十七 | 木衛十九 | 木衛二十八 | 木衛三十二 | 木衛三十六 | 木衛三十九 | 木衛四十一 | 木衛四十八 | 木衛四十九

發現意義

伽利略發現其他行星也有衛星，這一發現加深了人類對宇宙的理解。他親手製作的望遠鏡，進行細緻研究，開創了現代天文學。這些發現是運用望遠鏡進行的首次天文發現。

他注意觀察夜空中令人神往的天體，證實了地球不是宇宙中唯一有衛星的行星，還證明了尼古拉·哥白尼的“日心說”是正確的。

使用簡單的望遠鏡，依靠單獨研究，伽利略讓人們很好地認識了太陽系、星系和浩瀚的宇宙。他製作的望遠鏡使人們觀察到以前難以觀察到的太空景象，加深了人們對宇宙的理解。

發現過程

1608年底，伽利略第一次見到望遠鏡，他很快意識到天文學家最需要的是高倍望遠鏡。1609年底，伽利略製造出一台40倍的雙透鏡望遠鏡。這是科學研究中第一台用於天文觀測的望遠鏡。

約翰尼斯·克卜勒在一篇論文中描述行星運行軌道，這是伽利略相信波蘭天文學家尼古拉·哥白尼的“日心說”。相信“日心說”是很危險的，因為相信“日心說”，喬納諾·布魯諾被活活地燒死在火刑柱上。伽利略決定使用新望遠鏡，以更準確地繪製行星運行圖，證明哥白尼的“日心說”是正確的。

伽利略運用望遠鏡先觀測月亮。他清晰地看到月亮上高山和山谷凹凸起伏，參差不起的月亮邊緣看起來就向鋸齒刀切割得一樣。他所觀察到的月亮並不像亞里士多德和托勒密所說得那樣平滑。但是，實力強大的天主教會、歐洲的大學教師和科學家們都對亞里士多德和托勒密的理論深信不疑。通過對月亮表面一夜的觀察，伽利略再次證明亞里士多德的理論是錯誤的。伽利略曾經證明自由落體運動定律，因為這與亞里士多德的理論相悖，他被從教師職位上解僱。

伽利略觀測的下一個目標是最大的行星——木星，他計畫花幾個月的時間仔細繪製木星運行圖。通過望遠鏡，伽利略觀察到人類從未觀測到的太空，清晰地觀察到木星。令他吃驚的是，他發現幾顆衛星正在圍繞木星旋轉。亞里士多德曾經說過（所有的科學家都這樣認為），宇宙中只有地球有衛星。在隨後的幾天裡，伽利略發現了木星的四顆衛星，它們是地球之外首次發現的衛星。他再次證明亞里士多德的理論是錯誤的。

然而，舊的觀念不會很快消逝。1616年，天主教會禁止伽利略教書，嚴禁他宣揚哥白尼的理論。很多教會的高級頭目拒絕使用望遠鏡觀察太空，聲稱這是魔術師的把戲，衛星只存在於望遠鏡中。

伽利略對教會的警告不屑一顧，最後被宗教審判所召回羅馬，飽受折磨。他被迫收回自己的觀點和發現，還被判處終身監禁。1640年，伽利略去世，去世前他除了說自己的發現是正確的外，沒有說任何別的話。1992年10月——伽利略被誤判376年後，羅馬教會才為他平反昭雪，承認他的科學發現。

伽利略衛星

四個伽利略衛星的密度隨著同木星的距離的增大而減小﹐這與太陽系中各個行星的密度隨著同太陽的距離而變化的情況十分相似。太陽系中這種情況是由於以原始太陽作為熱源蒸發那些較輕的和易於揮發的物質造成的。波拉克認為同一過程也發生在木星及其衛星系統中﹐只不過是以原始木星作為熱源而已。目前木星輻射出的熱能為它從太陽接收到的熱能的兩倍。而在木星誕生後的頭幾百萬年中﹐木星平均輻射的能量相當於現在太陽所輻射的能量的幾百分之一。

木衛一的表面覆蓋著易蒸發的鈉鹽（可能是通常鹽類的晶體）。木衛二﹑木衛三﹑木衛四的表面除了覆蓋著砂礫土壤和冰霜以外﹐也不同程度地覆蓋著鹽和硫磺。木衛一基本上是岩體結構﹔木衛二的岩體上覆蓋著一個水冰構成的殼。根據木衛三和木衛四的密度﹐劉易斯認為這兩個衛星中的岩石或矽礦物不超過15%﹐其餘大部分由冰凍的水﹑氨和甲烷構成。R.A.布朗1973年宣布他在木衛一的發射譜中觀測到鈉氣體的譜線﹐以後其他觀測者也證實了木衛一存在鈉氣體等構成的大氣。這種大氣在木衛一周圍空間中伸展很悌o遠遠超過其引力所能束縛的範圍。原來﹐木衛一表面覆蓋著揮發性鈉鹽﹐由於陽光加熱﹐鈉就蒸發出來﹐瀰漫在木衛一的運行軌道上﹐構成了一個環狀鈉雲。“先驅者”10號空間探測器還觀測到﹐在木衛一軌道上有一個比鈉雲大得多的氫雲﹐在木衛一的向陽面存在一個廣大的電離層﹐後者的範圍足以同金星和火星的電離層相比。

木衛一

木衛一由伽利略和Marius於1610年發現，是木星已知衛星中第五個發現的，並是其中第三大衛星，在伽利略發現的衛星中最靠近木星，它比地球的衛星月球稍大與外層太陽系的衛星不同，木衛一與木衛二的組成與類地行星類似，主要由熾熱的矽酸鹽岩石構成。最近從伽利略號上發回的數據表明，木衛一有一個半徑至少為900千米的鐵質核心（可能混有含鐵硫化物）。

木衛一的表面與太陽系中其他星體孑然不同，這使得旅行者號的科學家在第一次接觸時非常驚奇。他們原以為在類地星體上應布滿了受撞擊後留下的大大小小的環形山，然後以單位面積內留下的“彈坑”來估計星球外殼的年齡。但實際上木衛一的表面環形山太少，簡直屈指可數。這樣看來，該表面非常年輕。除了環形山，旅行者1號發現了數百破火山口，其中的一些仍然活躍！羽毛狀的噴出物高達300千米，這些驚人的照片由伽利略號與旅行者號傳回。這可能是旅行者號任務中最重要的單一發現，這是類地星體內部熾熱與活動的第一份實際證明。這些物質看來是以硫或二氧化硫的形式從火山口中的噴出。火山爆發相當迅速，只是在旅行者1號和旅行者2號4個月中先後到達的時間裡，一些活動停止，另一些則又開始了。在噴口周圍的堆積物同樣有可見的變化。

最近從安放在夏威夷的Mauna Kea的NASA紅外線望遠鏡設備獲得的照片看來，木衛一有一次新的巨大的火山爆發。在Ra Patera地區的新情況已被哈博望遠鏡所看到。來自伽利略號的圖片也顯示了自旅行者號與其接觸後其表面的一些變化。這些觀察證明了木衛一的表面實在相當活躍。

木衛一有令人驚異的多種地形：有向下有數千米深的火山口，有熾熱的硫湖，有很明顯不過的非火山的連綿山脈，流淌著數百千米長的粘稠的液體（硫的某種形式），還有一些火山噴口。硫和其化合物的多種顏色使得木衛一表面的顏色多樣化。

對旅行者號的圖片分析使得科學家確信木衛一表面的熔岩流大多由熾熱的硫的化合物組成。然而，接下去的基於地表的研究表明對那裡溫度過高，不會有液態硫。一個當前彩的說法是，木衛一的熔岩流是由熾熱的矽酸鹽岩石組成的。最近的哈博望遠鏡的觀察表明那些物質中可能富含鈉，或者說那裡不同的地方物質有著不同的組成成份。它所有活動所需要的能量可能來自與它與木衛二，木衛三及木星之間的互動引潮力。這三顆衛星的共動關係固定，木衛一的公轉周期是木衛二的兩倍，後者是木衛三的兩倍。雖然木衛一就像地球的衛星月球一般，只用固定的一面朝向其主星，由於木衛二與木衛三的作用使它有一點點不穩定。它使木衛一扭動、彎曲，大約有100米長（100的大潮！），並在復原扭曲的循環中產生能量。（月亮並不是由這種方式被地球加熱，因為它缺少另一個星體擾亂它。）

木衛一同樣切割木星的磁場線，生成電流。對於引潮力而言由此產生的能量不多，但電流的功率仍有1兆瓦特。它也剝去了一些木衛一的物質，並在木星周圍產生強烈的凸起狀輻射。在凸出面中脫離的粒子部分地造成了木星的巨大磁層。來自伽利略號的最近數據顯示木衛一可能有自己的磁場，就像木衛三一樣。

木衛一有稀薄的大氣，由二氧化硫與其他氣體組成，木衛一上有許多火山。

不像其他伽利略發現的衛星，木衛一幾乎沒有水。這可能由於在太陽系進化過程的初期，木星太熱，使得木衛一附近的可揮發性物質被蒸發，而它又並非過熱而把所有水份榨乾。

1979年3月，“旅行者”1號空間探測器發現木衛一的表面比較平坦，不像一般天體那樣有眾多的環形山。這個空間探測器還在木衛一上發現了至少有六座活火山，以每小時1.600公里的速度噴發著氣體和固體物質，噴出物高度可達450公里。火山活動區的直徑有的達200公里，火山噴發的強度比地球上大得多。

木衛二

它由伽利略和Marius於1610年發現是木星的第六顆已知衛星，並是木星的第四大衛星，在伽利略發現的衛星中為離木星第二近。木衛二比地球的衛星月球稍微小一點。

木衛二與木衛一的組成與類地行星相似：主要由矽酸鹽岩石組成。但是與木衛一不同，木衛二有一個薄薄的冰外殼。最近從伽利略號發回的數據表明木衛二有內部分層結構，並可能有一個小型金屬核心。

但是木衛二的表面不像一個內層太陽系的東西，它極度的光滑：只能看到極少的數百米高的地形。凸出的記號看來只是反照率特性或是一些不大的起伏。木衛二上的環形山很少；只發現三個直徑大於5千米的環形山。這表面它有一個年輕又活躍的表面。然而，旅行者號做了一小部分的表面高清晰度地圖。木衛二的表面精確年齡是一個懸而未決問題。

木衛二的表面照片與地球海洋上的凍的照片相似。這可能是因為木衛二表面的冰以下有一層液態的水，或許有50千米深，由引潮力帶來的熱量保持液態。如果是這樣的話，這將是除地球之外，太陽系中唯一一個有大量的液態水存在的地方。

木衛二最醒目的外觀是遍布全球的一串串十字條紋。較大的一個向外擴散到淡色物質地帶，長近20千米。最近的有關它們的起源理論是：它們由一連串火山噴出物或噴泉產生。

最近的哈博望遠鏡觀察揭示出木衛二有一個含氧的稀薄大氣（1e-11巴）。太陽系中63個衛星里只知道有4顆衛星（木衛一，木衛三，土衛六和海衛一）擁有大氣層。不像地球的大氣中的氧，木衛二的並不是生物形成的。它最可能是由於太陽光中的電荷粒子撞擊木衛二的冰質表面而產生水蒸氣，然而分成氫氣和氧氣。氫氣脫離，留下了氧氣。

木衛三

木衛三被伽利略和Marius於1610年發現。為最大的木星已知衛星，也是第七顆發現的木星衛星，在伽利略發現的衛星中離木星第三近。

木衛三是太陽系中最大的衛星，直徑比水星大，但質量是它的一半。木衛三比冥王星大得多。

在伽利略號接觸木衛三之前，普遍認為它與木衛四是一塊石質物質外包一個大的水或冰水混合物作為地幔，並有一個冰外殼（這與土衛六和海衛一相似）。來自伽利略號的初步數據提議木衛四有一個獨一無

二的組成成份，而木衛三則有三個層結構：一個小型的鐵或鐵硫化物核心，外面是矽酸鹽岩石地幔，最外部是冰質外殼。事實上，木衛三除了一個冰外殼外，與木衛一極相似。

木衛三的表面很粗糙，混有兩種地形：非常古老，隕坑遍布的黑暗區，和相對年輕的有著大片凹槽和山脊的較明亮地區。它們的起源很顯然不過是因為自然構造的，但詳情不很清楚。在這方面，木衛三可能與地球，及金星或火星類似（雖然近期沒有地殼活動的證據）。

哈博望遠鏡發現了木衛三有稀薄的含氧大氣的證據，與木衛二上發現的極相似。（這絕對不是有生命的證據）。類似的凹槽與山脊的地形在土衛二，天衛五和天衛一也可見。黑暗區則與木衛四的表面相似。兩種地形上都有延伸的環形山，環形山的密集程度反映它已有了30-35億的年齡，與月球並不多。環形山有時為凹槽所切斷，說明凹槽也很古老。相當年輕的環形山通過發出的光線也可被看到。但是它不像月球，隕坑都較平，缺少環狀的山相圍，中央窪地則通常與月球和水星上的相同。這可能是由於木衛三的冰外殼較脆弱，使地質流動而缺少起伏的緣故。古老的環形山被逐漸抹去，常被稱作“覆畫”。

伽利略號飛行器第一次飛經木衛三時發現它有自己的磁場，內含於木星巨磁場中。這可能與地球的生成原因類似：星體內部

木衛四

發現

它由伽利略和Marius於1610年發現。是距木星第八近已知衛星，直徑上看為第二大。在伽利略發現的衛星中距木星最遠。

內部結構

木衛四比水星稍許小一些，但只是其質量的三分之一。不像木衛三，木衛四的內部結構近乎沒有；它一律由或多或少的40%的冰與60%的岩石或鐵組成。這與土衛六和海衛一可能相似。

地形現象

木衛四的表面都是環形山，表面十分古老，就像月球和火星上的高原。木衛四有太陽系中所觀察到的星體中最古老的表面環形山最多的地表；在漫長的40億年中，除偶然的撞擊之外只有很小的變動。

較大的一些環形山周圍圍繞著一串同心環，就像裂痕一般，不過經過歲月的蒼桑，凍的緩慢運動，已使它平滑了不少。其中最大的一個被稱作Valhalla，直徑4000千米，並是多環盆地，猛烈撞擊後產生的典型例子。另一些例子為木衛四的“仙宮”（Asgard），月球表面陰暗部的Orientale和水星上的Caloris盆地。

與木衛三相似，木衛四的古老的環形山已經崩潰。它們缺少月球和水星上所有的高大的環狀的連山，放射狀射線和中央窪地。來自伽利略號的清晰圖片顯示，至少在某些地區，小型環形山已消失。這說明一些運動正在進行中，不管其他的是否在衰落過程中。

另一個奇特的地形現象是Gipul Catena，一系列撞擊出的環形山在一條直線上排列。這可能由於一個物體在接近木星時受引力而斷裂（與蘇梅克列維9號彗星極相似），然後撞向了木衛四引起。

與木衛三不同的是，它有複雜的地形，但木衛四上的地殼運動證據頗少。它的大多數性質與木衛三相同，所以它應有一個與木衛三類似的地理歷史。這兩顆衛星的不同地理歷史是行星科學的重要難題。（這可能與木衛三的軌道與引潮力變化有關）“簡單”地看，木衛四是其他複雜星球比較時的理想參考，它也可能可以告訴我們其他伽利略發現的衛星的早期歷史的情況。

木星衛星