木卫三

约 45 亿年前，在木星周围的环绕亚星云中，距离木星较远的低温区域允许水冰和岩石物质大量凝结。冰岩混合星子通过碰撞吸积形成木卫三。由于形成位置温度更低，木卫三能够保留约等量的岩石和水冰，整体密度约 1.94 g/cm³，是伽利略卫星中密度最小但体积最大的一颗。

约 44 亿年前，木卫三内部因吸积热、潮汐热和放射性元素衰变热而发生部分分异：中心形成铁-硫化铁核心，外围为硅酸盐岩石幔，再外层为厚达约 800 公里的冰层（包括地下咸水海洋和高压冰相层）。这一分异结构是木卫三能够产生内部磁场的关键前提。

约 44 亿年前，木卫三与木卫一、木卫二进入 4:2:1 拉普拉斯共振轨道构型。木卫三作为最外侧成员，每绕木星公转一圈，木卫二公转两圈，木卫一公转四圈。这一共振维持了木卫三轨道的微小偏心率，为其提供了持续的潮汐加热来源。

受潮汐加热和放射性衰变热共同作用，木卫三冰层中部形成一个或多个液态咸水海洋。据伽利略号和朱诺号数据推测，木卫三冰层夹有三层海洋，总深度可达约 100 公里，总水量可能超过地球海洋。高压条件下还存在 Ice III、V、VI 等特殊冰相。

木卫三是太阳系中唯一已知拥有自身内在偶极磁场的卫星。液态铁核对流产生发电机效应，形成的磁场强度约为地球磁场的 1/20。这个磁场在木星强大的磁层内部挖出了一个属于木卫三自己的小型磁层气泡，这一现象于 1996 年由伽利略号探测器首次发现。

木卫三表面约三分之一为密布撞击坑的暗色古老地形（年龄约 40 亿年），三分之二为较为年轻、布满沟槽和山脊的明亮地形。明亮地形可能由早期冰壳构造活动——类似板块运动的冰壳拉伸和断裂——形成。沟槽网络绵延数千公里，记录了木卫三过去的地质活跃时期。

1610 年 1 月 8 日，意大利天文学家伽利略·伽利莱用自制望远镜发现木卫三及其他三颗伽利略卫星。1614 年德国天文学家西蒙·马里乌斯以希腊神话中宙斯（即木星）的侍酒童、特洛伊王子伽倪墨得斯（Ganymede）为其命名，这一名称沿用至今。

2015 年，哈勃空间望远镜通过观测木卫三极光带受地下咸水海洋影响而产生的摆动（电磁感应效应），进一步证实了木卫三地下海洋的存在。研究估计该海洋可能深达约 100 公里，含水量可能超过地球所有海洋总和。

2021 年 6 月 7 日，NASA 朱诺号木星探测器在延伸任务中以约 1038 公里的距离近距离飞掠木卫三，这是自 2000 年伽利略号以来人类探测器首次如此接近这颗卫星。朱诺号拍摄了高分辨率表面图像，收集了辐射环境、磁场和冰层结构数据，为木卫三内部结构和海洋研究提供了新信息。