木衛四于1610年為伽利略伽利萊首次發現。木衛四是太陽系中的第三大衛星和繼木衛三之後的木星第二大衛星。木衛四的直徑為水星直徑的99%，但是質量隻有它的三分之一。在四顆伽利略衛星中，其軌道距離木星最遠，約為188萬公裡。木衛四并不像内層的三顆伽利略衛星——木衛一、木衛二和木衛三那般處于軌道共振狀态，所以其上并不存在明顯的潮汐熱效應。木衛四屬同步自轉衛星，永遠以同一面朝向木星。由于軌道較遠，較之内層的衛星，木衛四表面受到木星磁場的影響較小。

木衛四表面曾經遭受過猛烈撞擊，其地質年齡十分古老。由于木衛四上沒有任何闆塊運動、地震或火山噴發等地質活動存在的證據，故天文學家認為其地質特征主要是隕石撞擊所造成的。木衛四主要的地質特征包括多環結構、各種形态的撞擊坑、撞擊坑鍊、懸崖、山脊與沉積地形。在天文學家仔細考察後，發現該衛星表面地形多變，包括位于擡升地形頂部、面積較小且明亮的冰體沉積物及環繞其四周、邊緣較平緩的地區(由較黑暗的物質來構成)。天文學家認為這種地形是小型地質構造升華所導緻的，小型撞擊坑普遍消失，許多疙瘩地形是遺留下來的痕迹，該地形的确切年齡還未确定。

木衛四上存在一層非常稀薄的大氣，主要由二氧化碳構成，成分可能還包括氧氣，此外木衛四還有一個活動劇烈的電離層。科學家們認為木衛四是因木星四周氣體和塵埃圓盤的吸積作用而緩慢形成的。由于木衛四形成過程緩慢且缺乏潮汐熱效應，所以内部結構并未經曆快速的分化。木衛四内部的熱對流在形成後不久就已經開始，這種對流導緻内部結構的部分分化，位于地表100至150千米深處的地下海洋與一個個比較小的岩質内核可能因此形成。

就如同木衛二和木衛三一樣，也有人認為在木衛四表面之下的鹹水海洋中可能存在着外星生命。但是較之木衛二和木衛三來說，木衛四上的環境顯得相對惡劣，主要是因為:缺乏可接觸的岩石物質、來自星體内核的熱通量較低。科學家特倫斯·約翰森這樣論述木衛四和其他伽利略衛星上生命存在可能性的問題是:" 構成生命的基本材料--我們稱之為"前生命時期物質"--在許多太陽系天體，如彗星、小行星和冰衛星中含量都十分豐富。生物學家相信液态水和熱量是支撐生命必不可少的，所以能夠在另一個天體上發現液态水是十分令人振奮的。但是，對于木衛四來說，至少在目前階段，熱量是一個大問題，它上頭的海洋主要依靠放射性元素衰變加熱，而離木星相對較近的木衛二則能夠依靠引力潮汐産生更多的熱量。 "

西班牙科學家在26日出版的英國《自然》雜志上為木衛四内部的海洋提供了一個新的解釋。其計算表明，木衛四的溫度和壓力條件使得其表面的冰層傳熱性較差，阻止了内部熱能散失，保溫效果比人們以前認為的更好。

根據計算，木衛四地表以下150公裡深處可能存在一個深20公裡的巨大海洋。木星的另兩顆大衛星木衛二和木衛三也可能因為類似原因而擁有地下海洋。

木衛四是木星的第二大衛星，直徑4800公裡。1998年，伽利略号探測器發回的數據顯示，木衛四的磁場随着木星的轉動而波動不定。對這種情況的最可能解釋是木衛四地表下有一個含鹽的大海洋。含鹽的水能導電，引起木衛四的磁場和木星的磁場相互作用而産生這種波動。西班牙科學家的新成果為上述猜想提供了進一步支持。

2003年，美國航空航天局針對人類未來對外太陽系的探索進行一項被稱為"人類外行星探索"的概念型研究。在詳細審議中将目标定位木衛四。科學家們認為有可能在木衛四表面建立一個基地，從而為太陽系更深空間的探索提供燃料支持。

在木衛四上建立基地的好處在于它的較低輻射和地質上的穩定性。同時它還能為進一步探索木衛二提供便利支持，也是在木星系中設置前往更遠的外太陽系空間飛船的維修站的理想地點--在離開木衛四之後，飛船可以通過近距離飛掠木星獲得重力助推。

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