Biến động quỹ đạo của các vệ tinh Galileo cho thấy mật độ trung bình của chúng giảm dần theo khoảng cách từ Sao Mộc. Callisto là vệ tinh ngoài cùng và dày đặc nhất trong bốn vệ tinh, có mật độ trung gian giữa băng và đá, trong khi vệ tinh Io trong cùng và dày đặc nhất, có mật độ trung gian giữa đá và sắt. Callisto có bề mặt cổ xưa, hố va chạm lớn và bề mặt băng không bị biến đổi và cách nó quay cho thấy mật độ của nó phân bố đều và nó không có lõi đá hoặc kim loại mà bao gồm một hỗn hợp đồng nhất của đá và băng. Đây có thể là cấu trúc ban đầu của tất cả 4 vệ tinh. Ngược lại, chuyển động quay của ba vệ tinh bên trong cho thấy sự khác biệt bên trong chúng với vật chất đậm đặc hơn ở lõi và vật chất nhẹ hơn ở phần ngoài. Chúng cũng cho thấy sự thay đổi đáng kể của bề mặt. Quá trình kiến tạo quá khứ của bề mặt Ganymede băng đòi hỏi sự tan chảy một phần của các lớp dưới bề mặt. Chuyển động gần đây của Europa cho thấy lớp vỏ băng mỏng hơn. Cuối cùng là vệ tinh Io, nằm trong cùng, có bề mặt lưu huỳnh, núi lửa hoạt động và không có dấu hiệu của băng. Tất cả các bằng chứng này cho thấy vệ tinh nào càng gần sao Mộc thì càng nóng bên trong lòng chúng. Mô hình hiện tại của các vệ tinh là việc trải qua sự nóng lên của thủy triều như kết quả của từ trường hấp dẫn của Sao Mộc theo tỷ lệ nghịch với bình phương khoảng cách của chúng với hành tinh này. Trong tất cả vệ tinh trừ Callisto, điều này làm tan chảy lớp băng bên trong, cho phép đá và sắt chìm vào bên trong và nước có thể phủ lên bề mặt. Ở Ganymede, một lớp băng dày và rắn đã hình thành. Europa thì ấm hơn, với một lớp vỏ mỏng dễ vỡ hơn hình thành. Còn Io thì nhiệt độ nóng đến nỗi tất cả đá tan chảy và nước từ lâu đã bốc hơi vào không gian.[52]

Kích thước

Ảnh chụp ngang mới nhất