3.5 伽利略卫星
来源： 考纲 §3 · 课堂笔记 §8.2
Io（木卫一）
1610 年由伽利略发现，以朱庇特（木星神）的情人命名；直径 3643 km，是太阳系第四大卫星。核为铁/镍/硫化铁，幔为硅酸盐岩。没有陨石坑 → 表面年轻：火山活动不断把它填平。
潮汐力驱动的火山活动：与木星及其他卫星的引力相互作用反复挤压拉伸 Io → 内部摩擦 → 熔融 → 火山、液态硫、熔岩流。表面起伏可达 100 m。木星强磁场把周围的宇宙射线汇聚——Io 因此强烈受其照射。
✎ 什么是潮汐力——Io 都被锁定了，为什么还会被「揉捏」？ 潮汐力 = 引力在天体近侧与远侧的差（引力随距离衰减：朝向木星的一面被拉得更强）→ 天体沿连线方向被拉长。这种形变叫液滴效应（Tröpfcheneffekt）：天体像一滴下落的水珠一样被拉长，呈现出略带水滴/卵形的形状（拉长方向指向施加引力的天体）。地球上的海洋因此鼓起两个潮包：朝月一侧被月球引力多拉，背月一侧被绕共同质心的转动「甩」出去——所以每天两次涨潮（Epstein 谜题 181）。潮汐摩擦的长期后果是潮汐锁定：月球早已永远以同一面朝向地球——站在月球近侧永远看不到「地落」（谜题 163）；地球的自转也在被同样的机制缓缓刹车（谜题 164）。
刁钻追问： Io 同样已被木星潮汐锁定——若轨道是正圆，形变就固定不变、不再生热。但 Europa 和 Ganymed 的轨道共振迫使 Io 的轨道保持椭圆：离木星时近时远，潮汐形变随之周期性变化——正是这持续的「揉捏」产生摩擦热。这就是课堂上说「与木星及其他卫星的相互作用」的深层含义。
Europa（木卫二）
直径 3122 km，是第六大卫星。核为铁/镍，岩石幔，表面为冰。其下是液态咸水海洋，保持液态靠：
潮汐力（挤压拉伸产热）、高盐度（冰点降低）、压强（由于水的反常膨胀，液态水比冰更致密，受压时更长久地保持液态）。
冰壳有间歇泉式喷水，海底有火山活动。生命候选地——可设想冰面着陆器 + 海洋潜艇的探测（参见生命论据）。
Ganymed（木卫三）
木卫三（Ganymed）直径约 5268 km，是整个太阳系最大的卫星——甚至比水星还大。三个特点：
- 唯一拥有自身磁场的卫星： 没有别的卫星能产生自己的磁场——它源自一个液态、导电的铁核（发电机效应，与地球相同）。
- 可能在冰层之间存在地下咸水海洋（比 Europa 埋得更深、冰层更厚）→ 同样是潜在的生命之地。
- 分层结构：铁核、岩石幔、厚厚的冰壳。
Callisto（木卫四）
木卫四（Callisto）是四颗伽利略卫星中最外侧的一颗，几乎和水星一样大。它的标志恰好与 Io 相反：
- 太阳系陨石坑最多、最古老的表面： Callisto 表面布满了密密麻麻的撞击坑。
- 地质上「死寂」： 因为 Callisto 运行在更外侧，潮汐力几乎不再起作用 → 没有火山活动、没有能抹去陨石坑的板块运动。远古的表面得以保留——它是早期撞击的一份「冻结」档案。
✎ Io ↔ Callisto——同一原理，两个极端： 二者都由同一机制潮汐力塑造。内侧的 Io 被揉捏得极烈，成为火山活动最剧烈、表面最年轻、无陨石坑的天体；外侧的 Callisto 几乎感受不到潮汐，因而拥有最古老、陨石坑最密的表面。由内向外（Io → Europa → Ganymed → Callisto）的顺序，同时也是潮汐加热递减的顺序。