科学家估计，欧罗巴地下海洋水量是地球海洋的2～3倍。欧罗巴为什么可能存在地下海洋？这样的海洋如果真的存在，其中可能有类地球生命吗？
　　欧罗巴是环绕木星的四颗伽利略卫星中最小的一颗，它在木卫中与木星的距离为第六近。它也是太阳系中第六大的卫星。它是依据希腊主神宙斯的情人欧罗巴而命名的。欧罗巴的个头比月球小一点。欧罗巴有水—冰地壳，还可能有一个铁—镍内核。欧罗巴的稀薄大气层主要由氧组成。

潮汐加热

　　欧罗巴每3天半多一点就环绕木星一圈，轨道半径大约为67.1万千米。欧罗巴的轨道接近正圆形。与其他伽利略卫星一样，欧罗巴也被木星潮汐锁定，即它有一个半球持续面朝木星。因此，欧罗巴表面存在这样一个位置，从这一点往上看，木星刚好悬挂在这一点的正上方。但研究表明这种潮汐锁定并非完整，欧罗巴的自转速度快于它环绕木星的速度，至少在过去一段时间里如此。这暗示欧罗巴内部质量分布不对称，地下海洋把含冰地壳与内部岩石分隔开。
　　欧罗巴轨道很小的偏心率，是由其他伽利略卫星的引力扰动维持的。这导致上面所说的欧罗巴表面木星正挂地点并非固定，而是随时间分布于一个不大的范围内。随着欧罗巴略微靠近木星一点点，木星对它的引力增加，会导致欧罗巴被拉伸一点点。随着欧罗巴略微离开木星一点点，木星对它的引力降低，又引起欧罗巴反弹回去一点点。这在欧罗巴地下海洋中造成潮汐。欧罗巴的轨道偏心率由欧罗巴与依娥的平均运动共振来持续推动。这样，潮汐可挠性揉捏欧罗巴内部，给予欧罗巴内部一种热源，由此就可能让欧罗巴地下海洋保持液态，同时推动欧罗巴地下地质过程。这些运动过程的终极能量源是木星的自转。依娥通过自己在木星上引起的潮汐利用了这一能量，这种能量又通过轨道共振传递给欧罗巴和加尼美得。
　　通过分析欧罗巴独特的衬砌裂缝，科学家判断欧罗巴曾经可能绕一根倾斜轴自转。如果这一判断无误，就能解释欧罗巴的许多特征。由纵横交错的裂缝所组成的欧罗巴表面的巨大网络，记录着由欧罗巴地下海洋的大规模潮汐造成的压力。欧罗巴的倾斜自转轴，可能影响对欧罗巴冰地壳中记录着欧罗巴多长历史的计算，影响对欧罗巴地下海洋潮汐能产生多少热量的计算，影响对后来被地下海洋能保持液态多久的计算，影响对欧罗巴地下海洋年龄估计值的计算。
　　欧罗巴的冰层必须能延展或退缩，才能解释这些变化。当承压过大，冰层就会开裂。自转轴的倾斜，表明欧罗巴表面裂缝可能形成于最近，而非像科学家之前认为的那样久远，理由是自转轴的方向可能每天都会变化几度，每好几个月就完成一次运动周期。不仅潮汐力被认为是保持欧罗巴地下海洋液态的热源，而且自转轴倾角意味着更多热量是由潮汐力产生的。这样的热量有助于欧罗巴地下海洋更长久保持液态。科学家尚未查明这种自转轴倾斜发生于何时，也不知道倾角有多大。
　　欧罗巴潮汐力强度是月球对地球的潮汐作用强度的大约1000倍。目前，太阳系中显示出水汽柱存在的唯一一颗其他卫星是恩刻拉多斯（土卫二）。科学家估计，欧罗巴水汽柱喷射的质量大约是每秒7000千克，而恩刻拉多斯只有大约每秒200千克。如果这些估计值被证实，那么通过穿越水汽柱提取样本，就有可能对欧罗巴地下海洋进行有效分析，而无需钻穿欧罗巴的冰地壳去取样。

大气层

　　1995年，科学家对美国“戈达德高像素光谱仪”和“哈勃太空望远镜”所拍摄图像的分析表明，欧罗巴拥有主要由分子氧组成的稀薄大气层。与地球大气压相比，欧罗巴的大气压几乎可忽略不计，但欧罗巴大气层的存在是无疑的。1997年，“伽利略号”证实欧罗巴周围存在稀薄的电离层（由带电粒子组成的上大气层），它是由太阳辐射和来自木星磁层的高能粒子创生的，这也为欧罗巴存在大气层提供了有力证据。
　　与地球大气层中的氧不同，欧罗巴大气层中的氧不是生物学起源的。紧贴欧罗巴表面的稀薄大气层通过辐解（分子的辐射离解）形成。太阳紫外辐射和来自木星磁层的带电粒子（离子和电子）与欧罗巴的冰地壳撞击，把水分解成氧和氢。这些组分被冰地壳吸收。但同样的辐射还造成这些组分从欧罗巴表面的碰撞性抛射，这两个过程之间的平衡就形成并维持了欧罗巴大气层。分子氧是欧罗巴大气层最稠密的成分，原因是分子氧的长寿命。在回到欧罗巴表面后，分子氧不会像水或过氧化氢分子那样被“粘”住，而是会重回大气层。分子氢则不会坠落到欧罗巴表面，因为它足够轻，能逃离欧罗巴的表面引力。
　　对欧罗巴表面进行的观测发现，由辐解产生的一些分子氧不会从欧罗巴表面被抛射出去。因为欧罗巴表面可能与地下海洋有互动，这些分子氧就可能进入欧罗巴地下海洋，从而可能协助生物学过程。有科学家估计，辐解产生的分子氧最终可能造成欧罗巴地下海洋的氧浓度与地球深海的氧浓度相当。
　　这些照片显示，欧罗巴表面的一些暗色条纹地带有对边，并且这些条纹之间像积木一样完美啮合。这些条纹其实是裂缝，看来有暗色含冰物质流进这些裂缝，这表明欧罗巴的表面在过去一段时间里曾经很活跃。“旅行者号”拍摄的图像显示，欧罗巴表面的陨击坑数量不多。本来，在几十亿年（太阳系天体形成的时间在数十亿年前）的时间里，天体表面连续不断被陨星轰炸，直到全身伤痕累累。而欧罗巴表面陨击坑少，就说明这个表面相对年轻。这隐含的意思是：诸如含冰火山流或冰地壳在自身重量下安定下来之类的现象，导致陨击坑被抹去。
　　美国宇航局和欧空局联合实施的“伽利略号”任务，在1995～2003年对木星进行了多次飞近。该任务的最大成就之一，就是发现了欧罗巴地下有含盐液态海洋的广泛证据。“伽利略号”飞船的测量，表明了木星磁场在欧罗巴周围的空间怎样被扰动。这一测量强烈暗示，在欧罗巴表面下某种很深的导电液体层作用下，欧罗巴内部正在产生一种特殊类型的磁场。基于欧罗巴的含冰组成，科学家认为产生这种磁场特征的最可能物质，是一个全球性的含盐海洋。科学家期待，未来的欧罗巴探索之旅能够证实欧罗巴地下海洋的存在，并且开始探索欧罗巴的可居住性，即欧罗巴上是否存在像地球生命一样的生命，哪怕只是微生物生命。
　　2012年，来自“哈勃太空望远镜”的观测结果表明，欧罗巴南半球有水汽柱喷薄而出。在2014和2016年的进一步观测中发现了更多水汽柱，其中两根水汽柱喷发自“伽利略号”当年发现的那个喷口。