ความผันผวนวงโคจรของดวงจันทร์ชี้ให้เห็นว่าความหนาแน่นของดวงจันทร์จะลดลงตามระยะทางจากดาวพฤหัสบดีที่เพิ่มขึ้น คาลลิสโตซึ่งโคจรอยู่ด้านนอกสุดและมีความหนาแน่นน้อยที่สุดในบรรดาดวงจันทร์ทั้ง 4 ดวง โดยมีความหนาแน่นอยู่ระหว่างน้ำแข็งและหิน ในขณะที่ไอโอซึ่งโคจรอยู่ด้านในที่สุดและมีความหนาแน่นมากที่สุดในบรรดาดวงจันทร์ทั้ง 4 ดวง โดยมีความหนาแน่นอยู่ระหว่างหินและเหล็ก คาลลิสโตมีพื้นผิวเก่าแก่และมีร่องรอยการชนของอุกกาบาตอย่างหนักและพื้นผิวน้ำแข็งที่ไม่มีการเปลี่ยนแปลงทางธรณีวิทยาและรูปแบบการหมุนของมันชี้ให้เห็นว่าคาลิสโตไม่มีแกนกลางที่เป็นหินหรือโลหะแต่เป็นส่วนผสมที่เป็นเนื้อเดียวกันของหินและน้ำแข็งซึ่งอาจเป็นไปได้ที่จะเป็นโครงสร้างแรกเริ่มของดวงจันทร์ทั้งหมด ในทางตรงข้ามการหมุนของดวงจันทร์ด้านในทั้งสามชี้ให้เห็นความแตกต่างของส่วนประกอบภายในที่หนักกว่าและส่วนที่เบากว่าอยู่ด้านบน มันยังเปิดเผยการเปลี่ยนแปลงอย่างมีนัยสำคัญของพื้นผิว แกนิมิดเผยถึงการเปลี่ยนแปลงทางธรณีวิทยาของผิวน้ำแข็งซึ่งเกิดจากชั้นที่อยู่ใต้ลงไปซึ่งบางส่วนละลายเป็นของเหลว ยูโรปาเผยถึงการเคลื่อนไหวของเปลือกน้ำแข็งที่มากกว่าและเกิดขึ้นเร็วๆนี้ซึ่งชี้ให้เห็นว่ายูโรปามีเปลือกน้ำแข็งที่บางกว่า สุดท้าย ไอโอดวงจันทร์ด้านในสุดมีผิวที่ปกคลุมด้วยกำมะถัน ภูเขาไฟซึ่งยังไม่ดับและไม่มีสัญญาณของน้ำแข็งบนพื้นผิว หลักฐานเหล่านี้ชี้ให้เห็นว่าดวงจันทร์ที่อยู่ใกล้ดาวพฤหัสบดีมากขึ้นเท่าไรจะมีความร้อนภายในดวงจันทร์มากขึ้นเท่านั้น แบบจำลองแสดงให้เห็นว่าดวงจันทร์ได้รับพลังงานความร้อนจากแรงน้ำขึ้นน้ำลงซึ่งเป็นผลมาจากสนามความโน้มถ่วงของดาวพฤหัสบดี โดยเป็นสัดส่วนผกผันกับกำลังสองของระยะทางจากดวงจันทร์ถึงดาวพฤหัสบดี ซึ่งเกิดกับดวงจันทร์ทั้งหมด ยกเว้น คาลลิสโต ปรากฏการณ์นี้จะหลอมละลายน้ำแข็งภายในและทำให้หินและเหล็กจมลงสู่ภายในของดวงจันทร์ส่วนน้ำจะปกคลุมพื้นผิว ในแกนิมิดเปลือกน้ำแข็งหนาและหนัก ส่วนยูโรปาซึ่งอุ่นกว่ามีเปลือกที่บางกว่าและแตกง่ายกว่า ส่วนไอโอซึ่งมีความร้อนสูงมากจนหินหลอมละลายและน้ำได้ระเหยออกสู่อวกาศไปเมื่อนานมาแล้ว

ขนาด

การบินผ่านครั้งล่าสุด