式受到太陽和木星引力攝動的影響。變化范圍分別為0.0072-0.0076和0.20-0.60°。這種軌道的變化使得其轉軸傾角在0.4-1.6°之間變化。
    木衛四內部結構的部分分層（該結論由無量綱轉動慣量數值推斷而出）表明該星體從未被充分加熱以使其冰質部分融解。因此，其最可能的形成模型是低密度的木星次星云中的緩慢吸積過程。
    這個持續時間甚久的吸積過程使得星體最終冷卻，而無法保持在吸積過程、放射性元素衰變過程和星體收縮過程積聚的熱量，從而阻斷了冰體融化和快速分化過程。其形成階段所耗時間大約在10萬年到1000萬年之間。
    瘤狀地形而之后木衛四的進一步演化則取決于放射性衰變的產熱機制和靠近星體表面熱傳導的冷卻機制之間的競賽，以及星體內部到底是處于固態還是亞固態對流狀態。冰體的亞固態對流的具體運動狀況是所有冰衛星模型中最大的不確定性因素。
    基于溫度對冰體黏度的影響，當溫度接近于冰體的熔點時，就會出現亞固態對流。在亞固態對流中，冰體的運動速度十分緩慢，大約為1厘米/年，但是從長期來看，亞固態對流事實上是非常有效的冷卻機制。在木衛四寒冷而堅硬的表層——被稱為“密封蓋”（stag
    a
    tlid）——中，熱量的傳導并沒有以對流形式進行；而在該層之下的冰體中，熱量則是以亞固態對流形式進行傳導。
    對木衛四來說，外部的傳導層即是厚度約為100公里的寒冷而堅硬的巖石圈。它的存在解釋了為何木衛四表面沒有任何內源性構造活動的跡象。而在木衛四內部，熱對流可能是分層次的，因為在高壓之下，冰體水會出現多種晶相，從星體表面的第一態冰到星體中心的第七態冰。
    在早期，木衛四內部亞固態對流機制的運作阻止了冰體的大面積融化，而后者則會導致星體內部的分化，從而形成一個大型的巖石內核和冰質地幔。同時也由于對流作用的存在，冰體和巖石的部分分化持續了數十億年之久，至今仍在緩慢進行中。
    現今解釋木衛四形成的觀點考慮到了在其表面之下可能存在著一個地下海洋，其形成與冰體的第一晶相的熔點異常有關——其熔點隨著壓力的增大而降低，當壓力達到2070巴時，熔點可低至251K。
    在所有的木衛四現實模型中，位于100-200公里深處地層的溫度都十分接近，甚至是略微超過了這個異常的熔點。而少量氨——比重約為1-2%——的存在則能夠加大該深度液體存在的可能性，因為氨能夠進一步降低冰體熔點。
    盡管在很多方面木衛四和木衛三十分相似，但是前者的地質歷史相對簡單。在撞擊事件和其他外力影響作用之前，該星體的表面即已基本成型。與擁有槽溝構造的鄰近衛星木衛三相比，木衛四上甚少發現地質構造活動的跡象。
    這種相對簡單的地質歷史對于行星科學家來說意義十分重大，他們可將該星體作為一個很好的基本參考對象，用來對比其他更加復雜的星體。
    未來人類在木衛四上設置的基地的藝術想象圖[40]20世紀70年代，先驅者10號和先驅者11號先后接近木星，獲取了少量關于木衛四的新信息。真正的突破來自1979-1980年間旅行者1號和旅行者2號的考察。
    它們對木衛四一半以上的表面進行了拍攝，圖像分辨率在1-2公里之間，同時還精確地測量了木衛四的表面溫度、質量和大小。第二波的考察在1994年至2003年間展開，其時伽利略號8次近距離飛掠木衛四，最后一次飛掠發生在2001年，當時伽利略號位于C30軌道上，距離木衛四表面僅138公里。伽利略號完成了對木衛四表面的全球測繪，并傳回了大量分辨率達到15米的特定地區的照片。
    2000年，卡西尼號在前往土星途中對包括木衛四在內的四顆伽利略衛星進行了高精度紅外光譜探測。2007年2月至3月，新視野號探測器在前往冥王星途中經過木衛四，對其進行了拍攝和光譜分析。