ในการจำลองเราคาดว่าดวงจันทร์ของกาลิเลโอได้ผ่านหลายยุคในช่วงเริ่มแรกของดาวพฤหัสบดี ดวงจันทร์ที่ก่อกำเนิดขึ้นอาจถูกดึงดูดเข้าหาดาวพฤหัสบดีและถูกทำลายลงเนื่องจากแรงดึงดูดของจานดาวเคราะห์ก่อนเกิด เมื่อมีดวงจันทร์ดวงใหม่กำเนิดขึ้นจากชิ้นส่วนที่เหลืออยู่ จนกระทั่งเกิดเป็นดวงจันทร์ดังเช่นในปัจจุบัน เศษชิ้นส่วนที่เหลืออยู่มีจำนวนน้อยลงจนไม่สามารถรบกวนวงโคจรของดวงจันทร์ได้[9] ไอโอ เป็นดวงจันทร์ที่ไม่มีน้ำ (anhydrous) ภายในน่าจะประกอบด้วยหินและโลหะ[10] ยูโรปา (Europa) น่าจะมีน้ำและน้ำแข็งราว 8% โดยน้ำหนัก ส่วนที่เหลือคาดว่าจะเป็นหิน[10] ข้อมูลของดวงจันทร์โดยเรียงลำดับตามระยะทางจากดาวพฤหัสบดี:

ชื่อ	ภาพถ่าย	แบบจำลองภายใน I E G C	เส้นผ่านศูนย์กลาง (กม)	มวล (กก)	ความหนาแน่น (กรัม/ลูกบาศก์เซนติเมตร)	กึ่งแกนเอก (กึ่งแกนเอก) (km)[11]	คาบวงโคจร (คาบดาราคติ) (d) [12] (relative)	ความเอียง (ความเอียงของวงโคจร) (°)[13]	ความเยื้อง (Eccentricity)
ไอโอ จูปิเตอร์ 1			3,660.0 × 3,637.4 × 3,630.6	0893 !8.93×1022	3.528	421,800	1.769 (1)	0.050	0.0041
ยูโรปา จูปิเตอร์ 2			3,121.6	0480 !4.8×1022	3.014	671,100	3.551 (2)	0.471	0.0094
แกนีมีด จูปิเตอร์ 3			5,262.4	1480 !1.48×1023	1.942	1,070,400	7.155 (4)	0.204	0.0011
คัลลิสโต จูปิเตอร์ 4			4,820.6	1080 !1.08×1023	1.834	1,882,700	16.69 9.4	0.205	0.0074

ไอโอ

The three inner Galilean moons revolve in a 4:2:1 resonance.

ไอโอ เป็นดวงจันทร์ที่อยู่ด้านในสุดของกลุ่มดวงจันทร์ของกาลิเลโอ มีขนาดเส้นผ่านศูนย์กลาง 3,642 กิโลเมตร เป็นดวงจันทร์ที่มีขนาดใหญ่ที่สุดเป็นอันดับที่สี่ในระบบสุริยะจักรวาล ได้รับชื่อตามไอโอนักบวชของฮีราซึ่งต่อมาได้เป็นคนรักของซูส แต่มันถูกเรียกด้วยชื่อง่ายๆว่า “จูปีเตอร์ 1” หรือ “ดวงจันทร์ดวงแรกของดาวพฤหัสบดี” จนถึงราวกลางศตวรรษที่ 20[8]

ไอโอมีภูเขาไฟซึ่งยังไม่ดับอยู่มากกว่า 400 ลูก จึงทำให้ไอโอเป็นดาวที่มีการเปลี่ยนแปลงทางธรณีวิทยามากที่สุดในระบบสุริยะจักรวาล[14] พื้นผิวของมันเป็นรอยด่างด้วยภูเขามากกว่า 100 ลูก บางลูกมีความสูงมากกว่ายอดเขาเอเวอร์เรสบนโลก (ยอดเขาเอเวอเรสต์)[15] ส่วนประกอบหลักของไอโอเป็นหินซิลิกาห่อหุ้มแกนกลางซึ่งเป็นหินหลอมเหลวหรือไอออนซัลไฟด์ ซึ่งต่างจากดวงจันทร์ในระบบสุริยะชั้นนอกส่วนมากที่เป็นชั้นน้ำแข็งหนาห่อหุ้มแกนกลาง

ถึงแม้ว่าจะยังไม่ได้รับการพิสูจน์จากข้อมูลล่าสุดจากยานกาลิเลโอออร์บิตเตอร์ (Galileo orbiter) ชื้ให้เห็นว่าไอโออาจจะมีสนามแม่เหล็กของมันเอง[16] ไอโอมีบรรยากาศที่เบาบางมากประกอบด้วยซัลเฟอร์ไดออกไซด์ (SO2) เป็นส่วนมาก[17] หากมีการเก็บข้อมูลหรือตัวอย่างพื้นผิวโดยการส่งยานตรวจการณ์ (เช่นเดียวกับยานตรวจการณ์รูปร่างคล้ายรถถังของสภาพโซเวียต ขื่อ Venera landers) ลงจอดบนพื้นผิวของไอโอในอนาคต มันเป็นเรื่องที่ยากมากที่ยานเหล่านั้นจะสามารถอยู่รอดจากการแผ่รังสีและสนามแม่เหล็กซึ่งมีแหล่งกำเนิดจากดาวพฤหัสบดี[18]

ยูโรปา

ยูโรปา ดวงจันทร์ลำดับที่สองของกลุ่มดวงจันทร์ของกาลิเลโอ อยู่ใกล้ดาวพฤหัสบดีเป็นลำดับที่สองและมีขนาดเล็กที่สุดในกลุ่มดวงจันทร์ของกาลิเลโอ โดยมีขนาดเส้นผ่านศูนย์กลาง 3121.6 กิโลเมตร ซึ่งมีขนาดเล็กกว่าดวงจันทร์ของโลกเราเพียงเล็กน้อย ชื่อ ยูโรปา (Europa) ตั้งตามยูโรปาเจ้าหญิงชาวฟินิเชียซึ่งต่อมาได้เป็นคนรักของซูสและราชินิแห่งครีตแต่ชื่อนี้ไม่ได้ถูกใช้กันอย่างแพร่หลายจนกระทั่งกลางศตวรรษที่ 20[8]

ยูโรปาเป็นดาวที่ราบเรียบที่สุดในระบบสุริยะ[19] ด้วยชั้นของน้ำซึ่งคาดการณ์ว่าจะหนาถึง 100 กิโลเมตรห่อหุ้มแกนกลางของดาว พื้นผิวที่ราบเรียบประกอบขึ้นจากชั้นของน้ำแข็งขณะที่ส่วนที่อยู่ใต้ชั้นน้ำแข็งนั้นในทางทฤษฎีน่าจะเป็นน้ำในรูปของเหลว[20] ผิวที่ราบเรียบและมีอายุไม่มากนั้นสนับสนุนสมมุติฐานว่ามีมหาสมุทรอยู่ภายใต้พื้นผิวซึ่งอาจเป็นที่อาศัยของสิ่งมีชีวิตนอกโลก[21] พลังงานความร้อนที่เกิดขึ้นจากแรงน้ำขึ้นน้ำลงช่วยทำให้น้ำอยู่ในสภาพของเหลวและเป็นแรงผลักดันให้เกิดกิจกรรมทางธรณีวิทยาบนดวงจันทร์[22] สิ่งมีชีวิตอาจสามารถอาศัยอยู่บนยูโรปาภายใต้มหาสมุทรที่ถูกปกคลุมด้วยน้ำแข็งซึ่งอาจคล้ายกับสิ่งมีชีวิตบนโลกที่อาศัยบนโลก เช่น ปล่องไฮโดรเทอร์มอล หรือ ทะเลสาบวอสตอกในทวีปแอนตาร์กติก[23] สิ่งมีชีวิตที่อาศัยในมหาสมุทรอาจคล้ายกับจุลินทรีย์ที่อาศัยก้นทะเลบนโลก[24] จนถึงขณะนี้ยังไม่มีหลักฐานที่บ่งชี้ว่ามีสิ่งมีชิวิตอยู่บนยูโรปา แต่จากความเป็นไปได้ที่มีน้ำในรูปของเหลวเป็นสิ่งเรียกร้องให้มีการส่งเครื่องมือตรวจวัดไปที่ยูโรปา[25]

รอยขีดที่ปรากฏอย่างเด่นชัดทั่วไปบนดวงจันทร์คือลักษณะแอลบีโดซึ่งเป็นรอยลึกในภูมิประเทศ มีหลุมอุกกาบาตไม่มากนักบนยูโรปาเนื่องจากภูมิประเทศมีอายุน้อยและการเปลี่ยนแปลง[26] บางทฤษฎีกล่าวว่าแรงดึงดูดของดาวพฤหัสบดีเป็นต้นเหตุของรอยเหล่านี้จากการที่ยูโรปาหันด้านหนึ่งเข้าหาดาวพฤหัสบดีตลอดเวลา รวมทั้งการปะทุของน้ำจากมหาสมุทรภายใต้เปลือกน้ำแข็งทำให้ผิวของดวงจันทร์แยกออกหรือแม้แต่น้ำพุไกเซอร์ (geyser) ก็เป็นสาเหตุของรอยขีดเหล่านี้ สีแดงน้ำตาลของรอยขีดเหล่านี้ ในทางทฤษฎีคาดว่าจะเกิดจากกำมะถัน แต่นักวิทยาศาสตร์ยังไม่สามารถยืนยันได้แน่ชัดเนื่องจากยังไม่มีการส่งเครื่องมือตรวจวัดใดๆไปที่ยูโรปา[27] องค์ประกอบของยูโรปาส่วนใหญ่เป็นหินซิลิกาและน่าจะมีแกนกลางเป็นเหล็กมันมีบรรยากาศที่เบาบางโดยประกอบด้วยออกซิเจนเป็นหลัก

แกนีมีด

แกนีมีด ดวงจันทร์ลำดับที่สามของกลุ่มดวงจันทร์ของกาลิเลโอ ได้ชื่อตามแกนีมีดเทพเจ้าของกรีกที่ทำหน้าที่ผู้ถวายพระสุทธารส (cupbearer) และเป็นคนรักของซูส[28] แกนิมิเป็นดวงจันทร์ที่มีขนาดใหญ่ในระบบสุริยะ มีเส้นผ่านศูนย์กลาง 5262.4 กิโลเมตร มันจึงมีขนาดใหญ่กว่าดาวพุธ - แต่มีมวลเพียงครึ่งเดียว[29] เนื่องจากแกนีมีดมีส่วนประกอบเป็นน้ำแข็งจำนวนมาก มันเป็นดาวบริวารเพียงดวงเดียวที่มีสนามแม่เหล็กแม็กนีโตสเฟียร์เป็นของตัวเองซึ่งน่าจะเกิดจากการพาความร้อนภายในแกนกลางที่เป็นเหล็กหลอมเหลว[30]

องค์ประกอบหลักของแกนีมีดเป็นหินซิลิกาและน้ำในรูปของแข็งและมีมหาสมุทรน้ำเค็มซึ่งเชื่อว่าอยู่ลึกราว 200 กิโลเมตรใต้พื้นผิวของแกนีมีดโดยถูกประกบไว้ด้วยชั้นของน้ำแข็ง[31] แกนกลางที่เป็นโลหะของแกนีมีดชี้ว่าในอดีตแกนีมีดอาจจะมีความร้อนสูงมากกว่าในปัจจุบัน พื้นผิวของดาวประกอบด้วยพื่นที่สองประเภท - พื้นผิวที่มีสีเข้มและมีอายุน้อยกว่ากับพื้นผิวซึ่งมีอายุมากกว่าและเต็มไปด้วยร่องและแนว แกนีมีดเต็มไปด้วยหลุมอุกกาบาตแต่ส่วนมากได้หายไปหรือสังเกตเห็นได้ยากเนื่องจากเปลือกน้ำแข็งที่ปกคลุมเหนือหลุมเหล่านั้น ดวงจันทร์มีบรรยากาศเบาบางประกอบด้วยออกซิเจนในรูป O, O2, และอาจจะมี O3 (โอโซน) และยังมีอะตอมไฮโดรเจน[32][33]

Relative masses of the Jovian moons. Io and Callisto together are about 50%, as are Europa and Ganymede. The Galileans so dominate the system that all the other Jovian moons put together are not visible at this scale.

คาลลิสโต

คาลลิสโต ดวงจันทร์ลำดับที่ 4 และเป็นดวงสุดท้ายของกลุ่มดวงจันทร์ของกาลิเลโอ มีขนาดใหญ่เป็นลำดับที่สองของกลุ่มดวงจันทร์ของกาลิเลโอ โดยมีเส้นผ่านศูนย์กลาง 4820.6 กิโลเมตร ซึ่งเป็นลำดับที่สามของดวงจันทร์ที่มีขนาดใหญ่ในระบบสุริยะ คาลลิสโตเป็นลูกสาวของกษัตริย์ลีคาโอนแห่งอาคาเดียและเป็นเพื่อนล่าสัตว์ของเทพธิดาอาร์ทิมิส คาลลิสโตไม่ได้เป็นส่วนหนึ่งของการสั่นพ้องของวงโคจรของดวงจันทร์อีกสามดวงของกาลิเลโอดังนั้นจึงไม่ได้รับพลังงานความร้อนจากแรงน้ำขึ้นน้ำลง[34] คาลลิสโตประกอบด้วยหินและน้ำแข็งในปริมาณที่เท่าๆกันซึ่งทำให้มันมีความหนาแน่นน้อยที่สุดในกลุ่มดวงจันทร์ของกาลิเลโอ คาลลิสโตเป็นดาวบริวารที่ถูกชนโดยอุกกาบาตอย่างหนักที่ใหญ่ที่สุดดาวหนึ่งในระบบสุริยะโดยมีแอ่งหลุมอุกกาบาตที่สำคัญคือแอ่งวัลฮัลลา มีความกว้างประมาณ 3000 กิโลเมตร

คาลิสโตมีชั้นบรรยากาศที่เบาบางอย่างมากซึ่งประกอบด้วยคาร์บอนไดออกไซด์[35] และโมเลกุลของออกซิเจน[36] การตรวจสอบพบว่าคาลิสโตอาจมีมหาสมุทรที่มีน้ำในรูปของเหลวอยู่ใต้พื้นผิวดาวที่ระดับความลึกมากกว่า 100 กิโลเมตร[37] การที่คาลลิโตน่าจะมีมหาสมุทรนั้นอาจหมายถึงว่าอาจมีหรือเคยมีสิ่งมีชีวิตบนคาลิสโต อย่างไรก็ดีความเป็นไปได้นั้นน้อยกว่าบนดวงจันทร์ที่อยู่ใกล้กันอย่างยูโรปา[38] คาลลิสโตได้รับการพิจารณาว่าเป็นสถานที่ที่เหมาะสำหรับเป็นฐานที่อยู่ของมนุษย์สำหรับการสำรวจในอนาคตระบบดาวพฤหัสบดีเนื่องจากว่ามันอยู่ห่างไกลจากการแผ่รังสีอันรุนแรงของดาวพฤหัสบดีที่สุด[39]