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 – uma idéia radical para a Igreja Católica e por isso foi perseguido. 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 (Júpiter); já os nomes dados por Galileo eram difíceis de decorar. No entanto, são geralmente chamados de satélites "galileanos".

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.

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 - apesar de ser bem tênues - nas quatro luas. Assim como a maioria das luas do Sistema Solar tem período de rotação sincronizado com o período orbital (ou revolução). Dessa maneira, sempre apontam o mesmo hemisfério para o planeta.

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]."

Portanto façamos uma "viagem" dividido em duas partes, sendo a primeira sobre os satélites mais externos (Calisto e Ganimedes). Algumas das informações apresentadas podem ser refornuladas enquanto a sonda Galileo continua a exploração de Júpiter e suas luas.

A lua mais externa dos satélites maiores de Júpiter, Calisto, encontra-se a 1.883.000 quilômetros do centro do planeta e leva 16 dias e 16,5 horas para completar a órbita; é o oitavo satélite de Júpiter em ordem de distância. Assim como Ganimedes, o tamanho de Calisto também impressiona com seus 4.806 quilômetros de diâmetro; é a segunda maior lua de Júpiter e a terceira do Sistema Solar. Parece com o planeta Mercúrio no tamanho e aparência, porém é menos denso. No entanto a principal característica de Calisto é quantidade de crateras; tanto que é considerada a superfície mais marcada e mais antiga do Sistema Solar.

As crateras de impacto estão presentes em toda a superfície do satélite e são circundados por anéis concêntricos. A explicação para esses anéis, segundo os astrônomos é que no passado distante meteoritos perfuraram a crosta de Calisto, fazendo com que a água no subsolo se espalhasse pela superfície em volta das crateras. Diferente de Mercúrio e da Lua, as crateras de Calisto são baixas (poucos passam de um quilômetro de altura).Entre várias crateras de diversos tamanhos - a maioria tem 100 quilômetros -, Gipul Caterna se destaca. É uma longa série de crateras de impactos alinhados em linha reta.

Há duas enormes bacias (como encontrado em Mercúrio e na Lua): Valhalla (no lado voltado para Júpiter com uma depressão de 600 quilômetros de diâmetro e circundado por 15 anéis, que se estende por um raio de mais de 1.500 quilômetros, a intervalos variáveis de 50 a 200 quilômetros) e Asgard (estrutura com vários anéis que mede cerca de 1.700 quilômetros de diâmetro e tem uma região central brilhante).

A superfície de Calisto está coberta por uma camada de gelo com rochas e pó escuros, possivelmente material carbônico, tornando-o mais escuro dos satélites galileanos, refletindo apenas 20% da luz solar incidente. Mas mesmo assim é possível vê-la com auxílio de telescópio amador por causa de seu tamanho. Não há evidencia de atividades tectônicas no satélite e provavelmente não sofre o efeito de maré porque está muito distante de Júpiter. Deste modo, é diferente das outras luas maiores de Júpiter que passaram por um processo geológico que eliminou grande parte dos vestígios de crateras.

Imagem global de Calisto obtida pela Voyager 2 em 7/jul/1979 de uma distância de 1,1 milhão de km. São visto inúmeras crateras de impacto num terreno escuro. Calisto apresenta a superfície mais antiga dos satélites do Sistema Solar. (Crédito NASA/JPL)

Quatro imagens de Calisto obtida pela Galileo de 1996 a 1999 durante sua passagens por Júpiter. A imagem global (esquerda acima) mostra muitos pequenos pontos brilhantes, enquanto que a imagem regional (acima à direita) revela os pontos como crateras mais grandes. A imagem local (abaixo à direita) mostra além das crateras, uma camada escura que parece cobrir boa parte da superfície. E o detalhe (abaixo à esquerda) apresenta uma surpreendente superfície alisada nesta imagem de maior resolução (30 m) de Calisto. A linha vermelha indica a escala. (Crédito NASA/JPL/DLR))

Outra surpresa foi quando a Galileo detectou um campo magnético em torno de Calisto. "Até agora, pensávamos que Calisto era uma lua morta e sem interesse, apenas um conjunto de pedras e gelo", disse Margareth V. Kivelson, cientista da Universidade da Califórnia em Los Angeles (UCLA), e complementa: "estes novos dados sugerem que algo se esconde sob a superfície de Calisto e que pode muito bem ser um oceano salgado". Talvez esteja a 20 quilômetros de profundidade. A dúvida dos astrônomos é em que estado está esse oceano: congelado ou líquido.

Calisto possui uma atmosfera tênue composta de gás carbônico a 100 quilômetros da superfície. A origem é desconhecida, apesar de que pode ser gás emitido pelo interior do satélite, ou de reações químicas no solo, ou ainda resto de cometas destruídos.

Tem a densidade mais baixa dos satélites maiores (1,85 g/cm³), o que indica uma estrutura interna ímpar: um enorme núcleo de rocha e gelo, um manto de água salgada e uma fina crosta de rocha e gelo. Calisto foi uma jovem amada por Zeus e odiada por Hera.

Ganimedes possui vários aspectos planetários como tamanho, campo magnético interno e superfície geologicamente ativa. É considerado o maior dos satélites do Sistema Solar, apesar de que houve tempo que foi considerado menor que Titã (satélite de Saturno) devido à densa atmosfera desse satélite. O diâmetro médio é de 5.268 quilômetros, ou seja, é maior que os planetas Plutão e Mercúrio, e tem ¾ do tamanho de Marte! Na mitologia grega, Ganimedes era um belo garoto de Tróia, a quem Zeus levou para servir vinho aos deuses.

Recentemente os astrônomos descobriram indícios da existência de um enorme oceano de água abaixo da superfície congelada de Ganimedes. Um instrumento da Galileo detectou mudanças no campo magnético. "Não poderia ser gelo, teria que ser algo com maior capacidade de conduzir eletricidade", disse Margareth V. Kivelson, da UCLA, explicando que trata-se de água salgada em estado líquido. Está a cerca de 170 quilômetros abaixo da superfície. A água não congela devido à pressão interna e a radioatividade do centro do satélite. Esta teoria foi reforçada quando imagens revelaram locais que parecem com minerais com alta concentração de sal na superfície de Ganimedes, que teriam vazado através de fraturas na crosta de gelo.

Parece que Ganimedes tem uma camada fina e tênue formando uma atmosfera no satélite como a encontrada em Europa. Quando Ganimedes foi eclipsada pela sombra de Júpiter a Galileo pode observar auroras brilhantes. "A aurora ocorre porque Ganimedes tem uma atmosfera muito tênue de gases. Quando elétrons do cinturão de radiação de Júpiter chocam-se com esses gases, eles brilham", disse Torrence Johnson, cientista da Galileo. No entanto, as auroras de Ganimedes são diferentes da Terra porque elas se estendem além das regiões polares, e às vezes as partículas carregadas chocam-se na superfície do satélite. Pelo menos um desses gases, o ozônio, foi detectado pelo Hubble próximo a superfície, apesar de ser menor que encontrado na Terra. O ozônio pode ser produzido quando partículas carregadas capturadas pelo campo magnético de Júpiter penetram na superfície gelada de Ganimedes, rompendo o oxigênio da água.

Imagem de dois gigantes do Sistema Solar: Júpiter, o maior planeta e Ganimedes, o maior satélite. A foto foi obtida pela Cassini em 18/nov/2000 com resolução de 240 km. (Crédito NASA/JPL)