1610年，伽利略曾把刚发明的望远镜指向天空，看到了有4个天体环绕在木星周围。自那以后，它们就成了人们所熟悉的伽利略卫星(其中之一的木卫三是太阳系中最大的卫星)。在伽利略观察发现以后的383年里，又有12颗卫星在木星的周围被发现。另外人们还发现了一个复杂的光环，一个比地球的磁场强4亿倍的磁场(所有气态巨人都有很强的磁场)。
木星的四个伽利略卫星也吸引了不少天文学家的注意。人们不仅在地面上对它们进行长期观测，还发射飞船到它们附近去就地考察。
木卫一是靠近木星的伽利略卫星。其大小、质量、离木星距离都和月球差不多。月球表面有大量火成岩，这表明，在月球的地质史上曾经有过强烈的火山活动。但是，至少近二十多亿年中，月球表面没有发生强烈火山活动。与月球不同，木卫一上现今存在着强烈的火山活动。这意味着，木卫一有一个太阳系中最年轻、最活动的固体表面。现在已经发现，木卫一上有数百个直径大于20公里的火山口，正在爆发的火山至少有9座，火山爆发时，物质以每秒1公里速度向上喷，其烟云可上升至100公里以上的高度。火山爆发时放出大量二氧化硫气体，构成了木卫一的大气层。大气分子电离形成木卫一的电离层。电离层中离子外跑，为木星磁层提供等离子体。木卫一表面平坦，有广阔的平原与起伏不平的山脉，火山灰又使木卫一表面五彩缤纷、鲜艳动人。
木卫二上没有发现火山活动。在木卫二岩石层上覆盖了一层厚约100公里的冰幔层，使其成为一个近于白色的星球；在它的赤道上有黑斑和亮区；黑斑是洼地，可能由陨击而成。木卫二冰层上有巨大裂缝，最大冰隙最宽达70公里，长达1600公里，深数公里。在冰隙中有无细菌和单细胞植物生存是未来飞船的探测课题。
木卫三的水和冰比木卫二更多，表面冰壳层也更厚。木卫三上有一个复杂而相互交错的网络表面，有点像经纬线，它由线型的和断裂的亮带所构成。木卫三表面也密布了许许多多陨击坑。过去认为，土卫六是太阳系中最大的卫星，其半径为2900公里。然而“旅行者1号”飞船飞往土星附近进行精确测量，测得其半径为2575公里，从而确认，最大的卫星是木卫三。木卫三的半径为2635公里，它的体积是月球的3.5倍，它比水星还要大。木卫三的质量是月球的2倍，也是66颗卫星之首，但它的质量不如水星那么大，这是因为水星密度大的缘故。
木卫四是四个木星伽利略卫星中表面温度最高的，也有冰壳层，它上面陨击坑比比皆是。
木星的其他几颗卫星都是半径只有几十公里或更小的小卫星。
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