科学家们依据旅行者2号和伽利略号获取的资料，于2007年绘制出的首张木卫二全球地质构造图揭示，其表面地质构造比较年轻且富于变化。2008年，科学家们发现，木卫二极地旋转轴偏移了80多度。这样的极端变化表明木卫二表面冰壳厚度不一致，在其下面有广阔的海洋。科学家们还用多种航天器获得的照片，绘制了木卫二表面直径达500千米以上的大型弧状盆地图像。经综合分析研究，科学家们认为，木卫二内部有一个金属核，核外是石质的壳，壳外是液态水海洋，海洋表面是冰层。
具备生命存在的三要素：由于水是孕育生命的重要条件，故而科学家们在发现木卫二上可能有海洋之后，就推断其海洋中可能有生命。
1979年旅行者号发现木卫二表面广泛分布着弯曲的褐色条纹之后，有的科学家就认为，这意味着该星球上存在着有机分子，因为多种有机聚合物是呈褐色的。同时对可能存在的海洋来说，其环境可以维持有机体的生存，因而估计木卫二上可能存活细菌一类的低级生物。
1996年8月，美国科学家提出，木卫二的海底也可能存在火山，其喷发提供的热量足以使某些不需要阳光和空气的微生物生存下去，这一论点被称为木卫二生命假说。木卫二冰层下面有水、充足的热量和有机化合物这三个生命存在的基本要素，其环境很有可能符合宇宙生物学的标准。地球海洋深处一些火山口的周围，没有阳光和氧气的极端恶劣的自然环境中都有原始微生物繁衍生息，就是因为这些地方都具备上述三个条件。提出和赞同木卫二生命假说的科学家们认为，从环境条件推断，其生命形态只能是低级的海洋生物。
这些科学家认为，地球生命源于海洋里的火山喷口，此一原理也适用于木卫二。他们猜测，受木星引力影响，木卫二内部亦有火山活动。当木卫二从木星一侧飞向另一侧时，木星会挤压木卫二，导致后者的核心处于熔融状态，从而引起火山活动。火山虽未喷发出表面，但却加热了冰层下面的水，使其呈液体状态，形成海洋。木卫一由于距离木星更近，受到的挤压更大，故而火山喷出表面，并留下硫磺和其他化学物质。地球海底热液喷口处也有很多同类化合物，且与地球早期生命有关。由此科学家们推断，木卫二海底火山活动也会喷发类似化合物，并造成温暖的环境，从而孕育并存活了生命。
冰层下的海豚音：木卫二上的海洋生物会和地球上的哪类生物比较接近呢？伽利略号的探测结果为科学家提供了新证据。
伽利略号在距木卫二上空400千米掠过时，曾收到其冰层下发出的吱吱叫声。经科学家们分析研究，这种叫声与地球海洋中海豚发出的声音相似，误差率仅为0.001。据此科学家们推测，如果木卫二上真的有生命，它们最有可能与地球上的海豚相似。美国生物学家还打算发射下一个探测木星航天器时，让其带去地球海豚“谈话”的录音带，试图传输到木卫二上一探究竟。
目前科学界普遍认为，木卫二表面没有陆地，寒冷的外壳冰层下面是一片汪洋大海，水量比地球拥有的水要多得多。海洋正在吸收大量的氧气，甚至远比预测模型显示的要多，海底部分区域应该与地球深海热泉周围环境极为相似，其构成足以支持多种生命形态存活。格林伯格对此进行深入研究后，才于2009年11月提出了当前木卫二海洋中至少应该存活300万吨似鱼复杂生物的最新结论。
人类探索计划：雄心勃勃的木星轨道器计划已于2005年取消，但是还有各种各样针对木卫二的未来探索任务的议案被不断的的提出。
2006年nasa（美国航空暨太空总署）的预算中编列了应美国国会的口头提请为未来的环航木卫二计划而建立基金。在设想中，该计划的任务包括：通过重力和高度的测量手段确认木卫二的表面冰壳下是否存在海洋；大范围地对地表进行高解析拍摄，通过光谱分析以确认其表面物质的化学成分；以及利用穿冰雷达对冰层进行穿透探测等。该计划甚至考虑让飞船携带一个小型的着陆装置，利用此装置直接分析木卫二表面的化学成分，同时采集地震波数据以确定冰层的厚度和活跃程度。然而目前不可确知该计划是否有切实启动的可能，nasa2007年度的预算编列中就没有这项资金。
另一个可行的计划是使用与深度撞击（di）计划相似的撞击器。用撞击器猛烈撞击木卫二表面以激起碎屑烟雾，让一艘小型飞船穿过烟雾收集碎屑。因无须从木星或木卫二的环航轨道上发射着陆器——当然也省略了从卫星上重新起飞的步骤——燃料的消耗将大大缩减，故而该设想被看成是最经济的方案之一。