Os quatros maiores satélites de Júpiter foram descobertos por Galileu Galilei em janeiro de 1610 quando usando um telescópio observava o planeta. Deste modo convenceu-se de que a Terra girava em torno do Sol, bem como todos os outros planetas. Porém, Simon Marius reivindicou a descoberta das luas, afirmando que foram observados em novembro de 1609. Pelo menos ganhou com respeito aos nomes dos satélites (tirados da mitologia greco-romana e relacionados com Zeus ou Júpiter); já os nomes dados por Galileo eram difíceis de decorar. No entanto, são geralmente chamados de satélites "galileanos".
Fotomontagem de Júpiter e os seus satelites maiores produzida a partir de imagens da Voyager 1. Estão fora de escala, mas suas posições estão corretas, a saber: Io, Europa, Ganimedes e Calisto. (Crédito NASA/JPL)
Foram detectadas partículas ao redor de Calisto, Ganimedes e Europa, o que permite deduzir que contribuem para a produção de poeiras no sistema de anel de Júpiter. Outro ponto em comum são que podem ter depósitos subterrâneos de água em estado líquido. Foram confirmadas as existências de atmosferas bem tênues nos quatro satélites. Assim como a maioria dos satélites do Sistema Solar tem período de rotação sincronizado com o período orbital. Dessa maneira, sempre apontam o mesmo hemisfério para o planeta.
Com o uso de telescópios é possível acompanhar com mais detalhes vários fenômenos interessantes envolvendo essas luas de Júpiter, por exemplo, observar um dos satélites desaparecer na sombra do planeta, o trânsito de um dos satélites sobre o disco de Júpiter ou mesmo uma passagem sobre a Grande Mancha Vermelha, a sombra de uma das luas projetada sobre o planeta.
Calisto (embaixo), Júpiter e Europa (ponto branco no planeta). Como Calisto é 3 vezes mais escuro que Europa, seu brilho teve que ser realçado. Imagem obtida pela Cassini em 07/dez/2000. (Crédito NASA/JPL/University of Arizona)
Mas as similaridades terminam aí. Destacando o contraste entre elas, Carl Sagan diz que os satélites de Júpiter são "um mundo fragmentado como uma esfera de cristal [Calisto], um globo onde o chão é coberto, de pólo a pólo, com o que parece uma teia de aranha [Ganimedes]...um mundo com um oceano no subsolo [Europa], uma terra que cheira a ovo podre e parece um pizza, com lagos de enxofre derretido e erupções vulcânicas ejetando fumaça diretamente no espaço [Io]."
Foto de telescópio amador mostrando a sombra de Io (ponto preto em Júpiter) e Ganimedes (ponto branca à esquerda). (Crédito Dario Pires)
No filme 2001 - Uma Odisséia no Espaço, o destino final da nave Discovery é entre os satélites de Júpiter. Em 1979, uma nave real - a Voyager 1 - obteve as primeiras imagens das superfícies; somente alguns meses a separaram da Voyager 2. Os que estas duas sondas revelaram dos satélites maiores de Júpiter chamaram tanta atenção dos cientistas, que projetaram uma sonda específica para o sistema joviano, e desde dezembro de 1994 foram explorados pela Galileo. Para complementar as informações essas grandes luas foram também observadas pelo Telescópio Espacial Hubble e pela sonda Cassini, enviado para Saturno.
Esse "retrato de família" das quatro maiores luas de Júpiter foi obtida pelo Hubble em 10/out/1995. (Crédito STScI/Lowell Observatory/NASA)
Após muitas pesquisas com as diversas sondas enviadas, as prováveis estruturas internas dos satélites maiores de Júpiter, com exceção de Calisto, possuem núcleos metálicos de ferro e níquel, seguidos por uma camada de rochas . A camada de rochas ou silicatos de Io extende até a superfície, enquanto que Ganimedes e Europa tem mais uma camada de água em forma líquida ou de gelo. O núcleo de Calisto é mostrado com uma mistura uniforme de gelo e rocha, apesar que dados recentes sugerem algo mais complexo. Por fim, as crostas de Ganimedes e Calisto podem conter quantidades diferentes de rocha e gelo; o mesmo se aplica a Europa, embora também pode haver água líquida sob a superfície congelada.
Esquema das estruturas internas dos satélites maiores de Júpiter, no sentido horário: Io, Europa, Ganimedes e Calisto. (Crédito NASA/JPL).
Esquema das órbitas dos satélites maiores de Júpiter. Io é o mais próximo e também o mais ativo de Júpiter, enquanto que Calisto é o mais distante e também o menos ativo. (Crédito Ielcinis Louis)
Gravura digital comparando a Lua com os satélites maiores de Júpiter. Ganimedes e Calisto são cerca de 1,5 vezes maior que o nosso satélite, enquanto que Io e Europa tem praticamente o mesmo tamanho. Calisto é o mais distante e Io é o mais próximo de Júpiter. (Crédito Walter Mayers, Ielcinis Louis)
Em contraste com os quatro satélites maiores, existem poucas informações das dezenas de satélites menores de Júpiter, visto que a maioria não passam de rochas flutuando ao redor do planeta. Costumam se divididos de acordo com suas órbitas em 3 grupos: os internos, os irregulares prógrados e os irregulares retrógados.
Os satélites internos possuem órbitas inferiores a de Io, foram descobertos por sondas espaciais (com exceção de Almatéia), têm menos de 300 quilômetros de diâmetro e fazem parte do sistema de anéis de Júpiter.
Já os satélites irregulares possuem órbitas exteriores a de Calisto, estão numa região entre 11 milhões a 12 milhões de quilômetros e têm menos de 200 quilômetros de diâmetro.
Fotomontagem (acima) e modelos (abaixo) dos satélites internos de Júpiter em ordem de distância (da direita para a esquerda) e em escala de tamanho. (Crédito NASA/Cornell University)
Esquema das órbitas de alguns satélites irregulares de Júpiter. Os novos estão intercalados entre o grupo de Ananque a Sinope; a exceção é 2000 J11, que tem órbita regular entre o grupo de Leda a Elara. (Crédito Sol Company)
Comparação da Lua com os satélites irregulares de Júpiter. Os novos satélite (por enquanto só com siglas) são os menores satélites do Sistema Solar. (Crédito Ielcinis Louis)
Gráfico de comparação das distâncias (linha laranja) e dos diâmetros (linha amarela) dos satélites de Júpiter. Em relação ao diâmetro, os satélites maiores se destacam em comparação com os outros satélites. Quanto à distância, percebe-se que os satélites externos irregulares estão basicamente a mesma distância de Júpiter. Para um gráfico mais detalhado de cada grupo de satélite clique na região indicada. (Crédito Ielcinis Louis)
Este mosaico de imagens mostram o contraste das superfícies dos satélites maiores de Júpiter (da esquerda para direita: Io, Europa, Ganimedes e Calisto), que são afetadas por mudanças vulcânicas ou tectônicas. Foi montado a partir de imagens das sondas Voyager 1, Voyager 2 e Galileo. As imagens coloridas tem resolução de 10 km. As imagens em preto e branco tem resolução de 180 m. (Crédito NASA/JPL/DLR)