木卫二是一颗体积比月球小，但密度和月球差不多，表面非常光滑，被大量的冰覆盖着，好像是一个冰与奶油巧克力混合而成的大球体。所以从望远镜中看是一颗显得非常明亮的天体。木卫二的另一特征是冰面上布满了许多纵横交错、密如蛛网的明暗条纹，很可能是冰层的裂缝。在木卫二的表面覆盖一层50千米厚的海洋，海洋的上面又覆盖着一层约5千米厚的冰层，也许这就是木卫二的表面如此光滑，反照率又这么高的原因。
木卫三是木星最大的一颗卫星，它的体积比水星大，表面呈黄色，可分为盖满冰层的明亮区和冰上堆积着岩质灰尘的黑暗区，并有几处横向错开的断层、线状地形、互相平形的山脊与深沟。这些线状地形互相重叠，显示它们形成的年代不同。因此，天文学家推断，木卫三可能曾经发生过类似地球的板块活动。
木卫四的表面布满了密密麻麻的陨石坑，最明显的特征是一个像牛眼似的白色核心，外面被一层圆环包围着，类似同心圆盆地，直径达600～1500千米。木卫四除了坑洞以外再也找不到其他特殊的地形，因而推断它是太阳系中最古老的卫星表面，在很早以前就终止了内部活动。
每颗伽利略卫星都有自己的特点，它们的表面、颜色、地壳构造和我们熟悉的行星很不相同。通过对伽利略卫星的研究，我们对太阳系有了更新的认识。
1610年1月，大物理学家伽利略用望远镜首先观测到木星的4颗卫星，即木卫一、木卫二、木卫三、木卫四。后人统称它们为伽利略卫星。以后很长一段时间，人们没有再发现木星的卫星，直到1892年巴纳德才发现了木卫五。尔后又陆续发现木卫六、七……。1974年，发现了木卫十三。1979年，“旅行者”探测器遨游木星时，又发现了3颗木星卫星。这16颗卫星连同木星一起，组成了一个庞大的系统，称为木星系，不少人认为它是一个微型太阳系，对研究太阳系形成和演化的天文学家来说，它是一个令人心驰神往的世界。
木星的4颗伽利略卫星和木卫五的轨道几乎都在木星的赤道面上。1979年，探测器“旅行者1号”对这5颗卫星一一起进行了考察，其中对木卫一的考察尤其详细，并第一次发现了地球之外的火山爆发现象。
木卫一离木星很近，平均距离约42万公里，它的直径约3640公里，质量为89亿亿亿克。无论从大小、质量以及离行量的距离来看，木卫一都和地球的卫星——月亮比较相似。木卫一的视星等只有4.9等，而且又被木星的光辉所淹没，因此用肉眼是无法看到它的。
在发射“旅行者”之前，天文学家就觉得木卫一有些奇怪。首先是它的颜色，红得十分耀眼，比火星还红，可能是太阳系中最红的天体。其次，从它的红外线或雷达的反射特征上来看，在某些年份里，它似乎不断地在发生着某种变化。再有，就是不知什么原因，木卫一在运行轨道上遗落下一些硫、钠和钾的微粒。正因为如此，天文学家对木卫一的探测特别感到兴趣盎然。当探测器接近木卫一时，发现它的表面五光十色，这种奇特景象在太阳系的其他星球上是绝无仅有的。木卫一与小行星区相邻，照理说，它应受到小行星区散落物的不断冲击而变得伤痕累累，斑迹重重，但从“旅行者1号”所拍摄的照片来看，木卫一上根本不存在直径大于1公里的撞击陨石坑。这就奇怪了。我们知道，在太阳系许多行星和卫星表面，陨石撞击的坑穴比比皆是，尤其是在像水星和月球这些没有空气的行星和卫星上。我们地球表面上早期也存在着大量的陨石坑，只是由于水、风等因素的长期侵蚀和风化作用，才使许多陨石坑逐渐消逝，但现在仍然可以发现一些。据有的科学家考证，江苏的太湖可能就是一个陨石坑。而木卫一上很冷，根本没有流动的水，也没有稠密的大气，因此也就谈不上水蚀和风化作用。另外，从“旅行者2号”拍摄的照片来看，木卫二的外貌有些像月球，即使在低分辨率的照片上，也能分辨出许多撞击陨石坑。同样是木星的卫星，又处于近乎相同的空间环境，为什么两者在地貌上会有如此大的差异呢？看来，木卫一受陨星轰击是在所难免的，一定是某些更激烈的活动过程毁坏了或掩盖了陨星坑。不少天文学家想到了这种激烈过程可能是火山，由于经常发生规模巨大的火山爆发，不断把地下物质带到卫星表面，形成新的表面物质，所以木卫一的表面看起来好像是昨天才形成的，十分年轻。
在“旅行者1号”到达木星之前不久，木卫一的一种新的能源被证实，那就是斯坦顿·比尔和他的助手们提出的潮汐生热。在以前，人们几乎从来没有重视过这个潜在的巨大能源。根据比尔等人的计算，木卫一内部的大部分物质，由于潮汐生热过程而熔化成为液态。比尔等认为，木卫一上应该有喷发的火山。木卫一内部的硫磺，在表面附近熔化、集中后，在火山的作用下，形成了液态硫地下海。当固态硫加热到大约115℃时，就会熔化，而且会改变颜色。加热的温度越高，颜色就变得越深。假如熔化的硫磺迅速冷却，又会恢复它原来的颜色。我们在木卫一上看到的不同颜色，很像火山口喷出的液态硫：火山顶端的呈黑色，温度最高；火山附近形成的河流状态硫，呈红色及橘黄色；遍布在平原部分的硫呈黄色。
木卫一本身不发光，要想直接观测木卫一上的火山爆发现象，活动火山必须位于卫星明暗交界处附近。这样，阳光可以照亮在黑暗天空背景衬托下的火山喷发物，即使是“旅行者”探测器也不例外。
1979年3月9日，“旅行者号”飞行控制组的一位名叫莫拉比图的女工程师，通过计算机强化木卫一边缘图像时，发现一股耀眼的烟云正从卫星表面喷射出来。不久，她就确定了喷出物的位置正好在一个被推测的火山口上。比尔等人的预言证实了，“旅行者号”发现了地球之外的第一个活火山。以后又陆续发现了8个正处于不同程度的连续喷发之中的火山，从而使木卫一荣获“拥有最多活火山的天体”的称号。
木卫一火山爆发时所形成的羽毛状“喷泉”，给人们留下难忘而又美好的印象。由于木卫一的引力很小，又不存在空气，使火山喷出来的气体、尘埃抛得很高，然后缓缓地落下，形成一种对称的伞形结构。即接近中心的部分密度高；离中心越远，密度越低，因而称为伞形羽状物。科学家就是从“旅行者1号”拍摄的8个羽状物中，获得木卫一上有火山活动的直接证据的。与地球相比，木卫一的火山活动规模是十分壮观的。在已经发现的羽状物中，最大的一个直径为1000公里，喷射高度达280公里，仅中央喷流的底部直径就有37公里。从分布上说，8个羽状物中有7个集中在赤道±30°左右，而沿经度方向大体上是随机分布的。据猜测，这种分布可能同木星对木卫一的潮汐作用相关。
这些羽状物有着共同的特征：中央部分有一个暗黑的区域，喷发物即由此被抛出，核心部分有一圈不规则的或圆形的亮环围绕着，在亮环外围是一片范围更大的扩散区域。科学家仔细地分析了“旅行者1号”的观测资料，发现木卫一上的许多区域都有这种特征。有的火山位于边缘附近，但没观测到羽状物喷发；有的不是在边缘找到的，因而更无法判断是否有过火山爆发。但不能否认，这些地区在不久前可能有过爆发。照这么说来，木卫一上的火山活动不仅规模大，而且所涉及的区域也是相当广泛的。
在根据“旅行者1号”观测资料所绘制的木卫一地图上，可以找到大大小小300多个不活动的火山口，其中直径大于20公里的有200来个，最大的竟达250公里。它们深浅不一，最深的达1公里，它们在木卫一表面上近乎随机分布。地球的陆地总面积是木卫一总表面积的3.5倍，但直径大于20公里的火山口一共只有15个左右，相比之下，木卫一上火山活动的剧烈程度就不难想象了。
科学家对木卫一的一些现象产生的疑惑和不解，随着木卫一上火山活动的发现而释然了。
由于经常发生大规模的火山爆发，木卫一表面的更新速率非常高、可以“随时”把撞击陨石坑掩埋掉。根据观测估算，由于火山爆发，平均每年可以在木卫一表面覆盖一层厚约1毫米的物质，所以木卫一的表面看起来总是那么年轻。
木卫一表面的另一特征就是与火山密切相关的火山流，它们一般出现在卫星表面的橙黄色区域。大部分火山流又长又窄，呈暗黑色，很显然，它们是从破火山口放射出来的暗流。许多火山流是由硫构成的，硫的熔化温度较低，再加上木卫一地壳的热导率很低，于是火山流蔓延得很长、很远，最长可达300公里。由于硫的染色作用，使木卫一成为太阳系里最红的天体。由于木卫一上火山喷发得非常高，非常远，以致它们的部分喷发物可以直接进入太空，围绕木星运动。处于木卫一轨道上的那些微粒环的来源可能就是这些火山喷发物。一种意见认为，这些微粒，盘旋着逐渐移向木星，覆盖了在木卫一轨道内侧而靠得很近的木卫五，遂使木卫五也变红了。照这样推测，木卫一喷发的物质中，相当一部分很有可能历尽坎坷最后汇入到木星的环形系统。
关于火山喷发的热源，科学家大都同意比尔等人的理论：木卫一处于木星的强大引力场中，可能由相邻的其他木卫的潮汐摄动引起，这与地球上的火山可能靠放射性元素的蜕变、加热地核这些因素不同。
木卫一是迄今在太阳系中所观测到的火山活动最为频繁、最为激烈的天体，这一发现使天文学家对太阳系，特别是对木星系的认识丰富了不少，为今后太阳系天体的研究提供了新的启示。但是关于木卫一火山爆发，人们还存在着一些至今尚未解决的问题，譬如木卫一喷射出来的是富硫的硅酸盐物质呢，还是一种新型的、完全由硫和硫化物组成的物质呢？
