吸积作用而缓慢形成的。由于木卫四形成过程缓慢且缺乏潮汐热效应，所以内部结构并未经历快速的分化。木卫四内部的热对流在形成后不久就已经开始，这种对流导致内部结构的部分分化，位于地表100至150千米深处的地下海洋与一个个比较小的岩质内核可能因此形成。
意大利天文学家伽利略在1610年1月发现了木卫四和其他三颗木星大卫星（木卫一、木卫二和木卫三）。木卫四的名称来自希腊神话中宙斯的爱人之一卡里斯托，她是一位与月亮女神阿尔忒弥斯关系密切的宁芙（有时也被认为是吕卡翁的女儿）。
西门·马里乌斯在该星被发现后不久提出该名称，马里乌斯则认为这是约翰内斯·开普勒的建议。然而天文学家在很长时间内都不欢迎这个名称，直到20世纪中期才广泛采用。很多早期的天文学文献中均以罗马数字来称呼这颗卫星（该体系由伽利略所提出），即称为木卫四（Jupite
IV）或“朱庇特的第四颗卫星”（the fou
th satellite of Jupite
）。
木卫四上一个撞击坑平原的近红外光谱图。木卫四的平均密度为1.83g/cm³,，表明它是由近乎等量的岩石和冰体水构成的，此外可能还存在某些不稳定的冰体，如氨的冰体。冰体的比重介于49-55%之间。
木卫四岩石的确切构成还不为人知，但是很可能接近于L型或LL型普通球粒陨石，这两类陨石较之H球粒陨石，所含的全铁和金属铁较少，而铁氧化物较多。在木卫四上，以质量计，铁和硅的丰度比为1.05-1.27，而在太阳中，则为1.8。
木卫四的表面是不对称的：其同轨道方向的一面要暗于逆轨道方向的一面，这与其他伽利略卫星的情况正好相反。 此外，其逆轨道方向一面似乎富含二氧化碳，而其同轨道方向一面则含有较多的二氧化硫。木卫四上许多较年轻的撞击坑都含有较丰富的二氧化碳。总的来说，木卫四表面的物质构成，特别是暗区的物质构成，十分接近于D型小行星，后者的表面由碳基物质构成。
木卫四表面的反照率为0.2。人们推测其表面的物质构成与其整体的物质构成大致相同。利用近红外光谱学，科学家们在1.04、1.25、1.5、2.0和3.0微米波长段发现了强烈的冰体水的吸附带。
冰体在木卫四表面普遍存在，比重在25-50%之间。对伽利略号和地基观测站拍摄的高分辨率
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