木卫三不仅是木星卫星中最大的卫星，也是整个太阳系中最大的卫星。它的直径为5268公里，仅比火星略小，甚至比水星还要大。
像其他伽利略卫星一样，木卫三的名字是为了纪念主神的一位最亲密的伙伴而得名：在希腊神话中，木卫三是特洛伊王子、宙斯的宠臣和诸神的侍酒师。
根据传说，伽倪墨得斯被宙斯绑架，并化作了一只鹰。
尽管该卫星体积巨大，但其质量仅为水星质量的 45％，这是由于其密度较低——几乎是地球的三分之一。早在 1973 年，先驱者 10 号就获得了有关木卫三的质量和密度数据，当时天文学家提出木卫三上存在一个巨大的冰下海洋：
据称，木卫三的排列方式就是这样的。
旅行者号探险
1979 年，“旅行者”号传回了该卫星的第一批高质量图像，
航海者 2 号拍摄的木卫三照片 1。来源：NASA。深色区域为“伽利略区域”。
照片 2 来自“航海者号”。木卫三上的特罗斯陨石坑。来源：NASA。
这表明它被一层“脏”冰壳覆盖，而且它的表面比木卫二的表面要古老得多。卫星的尺寸也最终被搞清楚：旅行者号发现太阳系最大的卫星是木卫三。直到 1979 年，“第一名”一直属于土星的卫星土卫六。
旅行者号图像清楚地显示了古老的陨石坑：它们的年龄估计为 40 亿年。它们看起来与月球非常相似。
木卫三上的陨石坑（左）和月球照片（右）。它们看上去非常相似，不是吗？
但它们有一个显著的特点：它们不是穿过岩石表面，而是穿过冰壳。冰是一种脆弱的结构，在重力的作用下容易坍塌，因此一些最古老的陨石坑现在已经几乎完全被抹平了。
木卫三的一个显著地质结构（见照片 1）是一片被称为伽利略区域的黑暗区域，其中可见多向沟槽网络。该区域的出现可能是由于卫星上一段时期的强烈地质活动所致。
木卫三的古老陨石坑尤其受到科学家的关注：毕竟，它们是在我们太阳系形成之初形成的，可以告诉我们很多有关星云成分的信息，包括我们地球在内的行星及其卫星就是从星云中产生的。
木卫三的天空
如果我们可以访问木星，木星会是什么样子？它的圆盘和著名的条纹会清晰可见吗？第三颗伽利略卫星距离其行星超过一百万公里，但木星仍然巨大。计算表明，木卫三天空中的气态巨行星所占据的空间将是地球天空中月球的 14.4 倍：
这大约就是从木卫三看木星的样子。
这颗卫星仅用7天3小时就绕这颗巨星旋转了一圈。由于潮汐锁定，它总是以同一侧朝向木星。木卫三与其最近的大邻居木卫一和木卫二处于轨道共振状态：木卫三在轨道上旋转一圈，木卫二旋转两圈，木卫一旋转四圈。不可能看到卫星“游行”：它们从不排成一条长队。
伽利略的研究
伽利略号航天器对木卫三的研究做出了最大的贡献：从 1995 年 12 月到 2003 年 9 月，该探测器六次接近卫星，距离其表面 264 公里，并传回了详细的照片：
西帕尔锡尔库斯地区是木卫三冰火山活动的证据之一，在表面形成了明亮的区域。分辨率为172m，精确到最小元素。该照片于 1997 年 5 月 7 日从 17,489 公里外拍摄。来源：NASA。
照片清晰地显示了木卫三表面复杂构造区域。这种形状之所以如此不寻常，是因为板块不仅相对于彼此运动，而且还轻微旋转。这张照片拍摄于 1996 年 9 月 6 日，距离为 18,522 公里。
图像显示，木卫三的表面除了众多的山脊之外，还布满了裂缝和沟槽，表明过去曾发生过地质构造活动。很可能，当木卫三尚未拥有稳定的轨道、没有与其他卫星形成共振时，它的地壳受到了木星和邻近“卫星”强大的引力影响。巨大的板块开始移动，相互滑动、挤压，导致裂缝和山脊的形成。地壳中的孔洞被从深层流出的水填满。
该卫星一半以上的表面（60-65%）被更年轻、更明亮、奇异的山脊和水道景观所覆盖。一些山脊的高度达到700米：
这是木卫三上一个未命名地区山谷和丘陵的令人惊叹的高分辨率景观。 1996 年从 1000 公里外拍摄的照片。
1996年，伽利略号发现了该卫星自身的磁场，该磁场与木星的磁场无关，而且比水星的磁场强三倍。
与地球磁场一样，木卫三的磁层由带电粒子组成，这些粒子可以抵御宇宙辐射，包括来自木星的辐射。同样，月球磁场在其南北极产生了发光的极光：
哈勃太空望远镜拍摄的木卫三极带图像。来源：NASA。
这些形成极光带的带电气体是在木卫三的紫外线图像中首次发现的。它们是由伽利略号航天器的等离子波光谱仪和哈勃望远镜的光谱仪制作的。
木卫三上的极冠被认为是由霜冻构成的，其起源也是由磁场造成的。木卫三自身磁层的存在意味着带电粒子只会强烈轰击受到弱保护的极地区域。由此产生的水蒸气主要沉淀在这些地区最冷的地方。
2020年，朱诺号传回了木卫三北极的红外图像：
朱诺号在红外光下拍摄的图像。来源：NASA。
他们向科学家展示，卫星两极的冰是无定形的，与赤道处的结晶冰不同。
结构
收集到的信息使得对木卫三的内部结构进行建模成为可能，但这需要进一步的研究和澄清。
木卫三有一个炽热的铁核（超过 1500°C），它不仅受到木星潮汐影响而不断加热，还受到放射性元素衰变的影响。卫星的磁场表明了它的存在。
核心被岩石地幔包围，然后根据各种假设，存在一到四层：水 - 冰、水 - 冰：
木卫三的内部结构。
由于木卫三的密度远低于地球，因此可以推断出木卫二之类的冰下海洋的存在，并且通过对卫星磁层的分析，计算机建模显示出了多层水和冰。同样的分析表明，土层越深，其中的水就越咸。外层冰壳的厚度估计为800公里。
2001年，伽利略的测量证实了地下海洋的假设。
气氛
多年来，大气层的存在一直是科学家争论的话题。早在1972年，一组研究人员声称在木卫三上发现了大气层，但1979年，航海者1号飞掠木卫三时却没有发现任何大气层的证据。然而，1995年，哈勃确实在木卫三上发现了非常稀薄的氧气大气层。
它是在电离太阳辐射的影响和构成表面冰的水分子的破坏下形成的。水分子分解成氢和氧，氢作为最轻的气体逸入太空，而较重的氧则被保留下来。
进一步研究
下一个计划中的木星卫星探测任务 JUICE（欧洲航天局的项目）预计于今年发射。它的任务是研究木卫二和木卫三上的冰下海洋并寻找这些行星上可能存在的生命。
乍一看，殖民木卫三是完全可能的：可以从冰中获取氧气和水，卫星的磁层可以防辐射……但一切并不那么乐观：木卫三磁场的强度比地球磁层的强度低1000倍，而且它对木星的辐射实际上毫无作用。大气虽然富含氧气，但太稀薄、稀薄，无法保留热量。在这个寒冷的世界里，任何定居点都只能在地下进行，但这样的前景并不吸引人，而且成本太高。
在解答有关太阳系形成的问题方面，木卫三引起了科学家更大的兴趣，因为它的年龄估计不少于45亿年。还有可能在木卫三上发现原始生命的迹象。如果存在的话，那么它一定有一个不依赖于阳光的能源。
希望在未来几年我们能够找到这些问题的答案。
我们下一个要讲的卫星是卡利斯托。关注我不迷路。
