木卫四现实模型中，位于100-200公里深处地层的温度都十分接近，甚至是略微超过了这个异常的熔点。而少量氨——比重约为1-2%——的存在则能够加大该深度液体存在的可能性，因为氨能够进一步降低冰体熔点。
尽管在很多方面木卫四和木卫三十分相似，但是前者的地质历史相对简单。在撞击事件和其他外力影响作用之前，该星体的表面即已基本成型。与拥有槽沟构造的邻近卫星木卫三相比，木卫四上甚少发现地质构造活动的迹象。
这种相对简单的地质历史对于行星科学家来说意义十分重大，他们可将该星体作为一个很好的基本参考对象，用来对比其他更加复杂的星体。
未来人类在木卫四上设置的基地的艺术想象图[40]20世纪70年代，先驱者10号和先驱者11号先后接近木星，获取了少量关于木卫四的新信息。真正的突破来自1979-1980年间旅行者1号和旅行者2号的考察。
它们对木卫四一半以上的表面进行了拍摄，图像分辨率在1-2公里之间，同时还精确地测量了木卫四的表面温度、质量和大小。第二波的考察在1994年至2003年间展开，其时伽利略号8次近距离飞掠木卫四，最后一次飞掠发生在2001年，当时伽利略号位于C30轨道上，距离木卫四表面仅138公里。伽利略号完成了对木卫四表面的全球测绘，并传回了大量分辨率达到15米的特定地区的照片。
2000年，卡西尼号在前往土星途中对包括木卫四在内的四颗伽利略卫星进行了高精度红外光谱探测。2007年2月至3月，新视野号探测器在前往冥王星途中经过木卫四，对其进行了拍摄和光谱分析。