在後面張曉辰逐漸清楚1997年2月，伽利略號從距離木衛二586千米處飛過時拍攝的照片顯示，木衛二表面最大的冰山寬達13千米，高為100～200米。美國科學家史蒂文等人認為，由於木星對木衛二核心的引力作用，使其冰幔下面的水保持液體狀態，成為深達幾千米的海洋。1998年12月伽利略號拍攝的照片顯示，木衛二南部有一條長達800米的裂縫。
2000年1月，伽利略號從距離木衛二351千米處掠過時發現，木衛二地磁北極點位置頻繁移動。科學家們認為，這是木衛二含鹽海洋在冰層下流動形成電磁場引發的結果。
在研究了木衛二表面裂縫照片之後，2002年9月格林伯格研究小組宣稱，木衛二冰層較薄，觀測到的表層裂縫可使氣體、熱量和有機物質接觸到表層下面可能存在的水。這種情況顯示，木衛二可能存在的海洋同地球上的北冰洋相似。既然北冰洋能透過冰層的裂縫接觸空氣和熱量，那麼木衛二上的海洋也能透過冰層裂縫與外界接觸。
科學家們依據旅行者2號和伽利略號獲取的資料，於2007年繪製出的首張木衛二全球地質構造圖揭示，其表面地質構造比較年輕且富於變化。2008年，科學家們發現，木衛二極地旋轉軸偏移了80多度。這樣的極端變化表明木衛二表面冰殼厚度不一致，在其下面有廣闊的海洋。科學家們還用多種航天器獲得的照片，繪製了木衛二表面直徑達500千米以上的大型弧狀盆地影象。經綜合分析研究，科學家們認為，木衛二內部有一個金屬核，核外是石質的殼，殼外是液態水海洋，海洋表面是冰層。
由於水是孕育生命的重要條件，故而科學家們在發現木衛二上可能有海洋之後，就推斷其海洋中可能有生命。
1979年旅行者號發現木衛二表面廣泛分佈著彎曲的褐色條紋之後，有的科學家就認為，這意味著該星球上存在著有機分子，因為多種有機聚合物是呈褐色的。同時對可能存在的海洋來說，其環境可以維持有機體的生存，因而估計木衛二上可能存活細菌一類的低階生物。
1996年8月，美國科學家提出，木衛二的海底也可能存在火山，其噴發提供的熱量足以使某些不需要陽光和空氣的微生物生存下去，這一論點被稱為木衛二生命假說。
木衛二冰層下面有水、充足的熱量和有機化合物這三個生命存在的基本要素，其環境很有可能符合宇宙生物學的標準。地球海洋深處一些火山口的周圍，沒有陽光和氧氣的極端惡劣的自然環境中都有原始微生物繁衍生息，就是因為這些地方都具備上述三個條件。提出和贊同木衛二生命假說的科學家們認為，從環境條件推斷，其生命形態只能是低階的海洋生物。
這些科學家認為，地球生命源於海洋裡的火山噴口，此一原理也適用於木衛二。他們猜測，受木星引力影響，木衛二內部亦有火山活動。當木衛二從木星一側飛向另一側時，木星會擠壓木衛二，導致後者的核心處於熔融狀態，從而引起火山活動。
火山雖未噴發出表面，但卻加熱了冰層下面的水，使其呈液體狀態，形成海洋。木衛一由於距離木星更近，受到的擠壓更大，故而火山噴出表面，並留下硫磺和其他化學物質。地球海底熱液噴口處也有很多同類化合物，且與地球早期生命有關。由此科學家們推斷，木衛二海底火山活動也會噴發類似化合物，並造成溫暖的環境，從而孕育並存活了生命。
人類尋找地外生命的具體目標，排在第一位的是火星，排在第二位的就是木衛二。怎樣利用航天技術揭開木衛二生命之謎呢?科學家們已提出四種可行的方案。
一是用導彈轟擊取樣：
人類將從地球向木衛二發射一艘宇宙飛船，當其飛臨木衛二近空時，適時發射一枚導彈，猛烈轟擊目標的表面，使冰層碎塊飛向高空，隨即飛船穿越炸出的冰塊雲團，伸出“凝膠”收集部分碎冰，並運回地球，供科學家們研究，以便確定有無生命資訊。
二是用航天器進行近空探測：
美國宇航局和歐空局正在研製名為木衛二木星系任務的探測器，計劃將於2020年發射升空，2026年到達探測區域，預定工作期限為三年。探測器由兩個軌道器組成。美國負責攜有相機、光譜儀和強大雷達系統的木衛二軌道器。
當其進入環繞木衛二軌道開展探測工作時，雷達系統可以穿透木衛二冰層，計算出冰層厚度，其他儀器將研究海洋生物跡象。它將幫助科學家縮小可能存在生命區域的範圍，為以後的探測提供依據。歐空局負責攜有相機、光譜儀、塵埃分析器、質譜儀或者磁力計的軌道器，屆時主要是對木星衛星進行探測。
三是用航天器著陸探測
俄羅斯將參與歐空局2015年至2025年的一項空間研究計劃，以便登陸研究木衛二，尋找簡單的生命形式。這一專案的航天器以法國天文學家皮埃爾韁餶拉普拉斯的名字命名。俄羅斯將研製一個登陸探測器，搭載在該航天器上。屆時登陸探測器將降落在木衛二表面冰層的一個裂縫處，並融化一些冰，開始尋找生命蹤跡，隨即將探測結果透過拉普拉斯航天器傳回地面。
四是用機器人鑽入海洋探測：
其方案是向木衛二發射兩個著陸機器人，一個能鑽穿冰層開闢一條通往海洋的孔道，另一個能沿著孔道進入海洋開展探測工作。水下機器人攜帶的科學儀器能夠進行環繞考察並找出微生物，包括不同於地球上的生命形態。其探測結果將適時發回地球。為保證探測效果不受木衛二以外的任何因素影響，兩個高度自動化的機器人必須完全滅菌。
探測木衛二有無生命的意義在於，除弄清真相外，還可驗證或修正宇宙生物學標準。如果發現了木衛二上有生命，那就證明了宇宙生物學標準至少適用於太陽系天體。如果推斷條件屬實而未發現生命，則需修正這一標準。如果推斷條件不存在，則另當別論。無論獲得何種真實情況，都能深化人類對木衛二乃至太陽系天體的認識，促進空間科學的發展。
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