Ио является самым внутренним из четырёх крупных галилеевых спутников Юпитера и отличается исключительной вулканической активностью. Его поверхность покрыта разнообразными вулканическими формациями: лавовыми потоками, щитовыми вулканами и вулканическими кратерами. Эта активность обусловлена сильными приливными силами, возникающими из-за гравитационного взаимодействия с Юпитером и другими спутниками системы.
Химический состав Ио включает серу и сульфиды натрия, которые формируют ярко окрашенные зоны на поверхности — от жёлтых и оранжевых до красных оттенков. Лавовые потоки состоят преимущественно из магматических силикатов, а атмосфера спутника тонкая и состоит в основном из SO₂ с примесями серных оксидов. Изотопный состав серы и кислорода в атмосфере и вулканических продуктах позволяет исследовать процессы дифференциации мантии и механизмы выделения газа при вулканической активности.
Европа известна как один из наиболее перспективных объектов для изучения океанов под ледяной коркой. Толщина льда оценивается в десятки километров, под которой предполагается наличие солёного водного океана, взаимодействующего с каменистой корой.
Поверхность покрыта ледяными полями и трещинами, образованными как следствие приливного растяжения и сжатия, что указывает на геологическую активность. Химический анализ спектров поверхности показывает присутствие гидратированных сульфатов, хлоридов натрия и магния, а также следов органических соединений. Эти данные свидетельствуют о возможной химической циркуляции между океаном и поверхностью, что делает Европу объектом интереса для исследований процессов космохимической эволюции и потенциала для жизни.
Ганимед является крупнейшим спутником в Солнечной системе и обладает многослойной структурой, включающей каменистое ядро, водяной слой и ледяную корку. Поверхность характеризуется чередованием старых темных областей и более молодых светлых ледяных равнин.
Изучение спектров поверхности показывает присутствие ледяных форм, богатых H₂O, а также примесей CO₂ и органических соединений. Магнитное поле Ганимеда уникально среди спутников Юпитера и свидетельствует о частично жидком металлическом ядре, что позволяет предположить существование подповерхностного океана под слоем льда. Космохимический интерес представляют процессы химической дифференциации и взаимодействия льда с радиационным воздействием, которое приводит к формированию окисленных соединений на поверхности.
Каллисто — внешний из галилеевых спутников, характеризуется сильно кратерированной, старой поверхностью, практически лишённой признаков внутренней геологической активности. Поверхность состоит из ледяных и каменистых смесей, с преобладанием водяного льда.
Спектроскопические данные выявляют присутствие CO₂, органических молекул и соли на поверхности, что позволяет исследовать процессы космического радиационного воздействия и химической модификации льда. Каллисто, в отличие от Европы и Ганимеда, вероятно, не имеет глобального подледного океана, однако локальные слои льда могут содержать воду в жидком состоянии под влиянием приливного или радиогенного нагрева.
Различия в геологической активности, составе и структурной организации отражают как исторические процессы формирования спутников, так и текущие космохимические взаимодействия с Юпитером и его магнитосферой. Эти спутники демонстрируют широкий спектр планетарных процессов, от интенсивного вулканизма до стабильной, почти неизменной поверхности, предоставляя уникальные лаборатории для изучения эволюции веществ в разных космических условиях.