木卫二的表面大体光滑，很少有超过几百米的起伏，不过在某些地区也可以观测到接近一公里的落差。木卫二是太阳系中最光滑的天体。它那些显眼的纵横交错的纹路，也就是所谓的返照特色，是由低浅的地形所造成。由于撞击坑非常少，木卫二是返照率最高的卫星之一。这也暗示了它的表面是相当“年轻”和“活跃”的；基于对木卫二可能经受的彗星撞击频度的估算，它的“表面”年龄大概在2千万到1亿八千万年之间。
木卫二表面最突出的特征就是那些张牙舞爪地布满整个星球的暗色条纹。近距离观测表明，条纹两侧的板块有相向移动的现象。大一点的条纹横向跨度可达20公里，可以观察到这些宽条纹的深色部分和板块外缘有模糊过渡。规则的纹路，以及宽条纹夹有浅色的细纹，这些形态很可能是由表层冰壳开裂较温暖的下层物质暴露而引起的冰火山喷发或间歇泉所造成。这与在地球上的海脊有着相似的效果。据推想，大部分的裂痕是由木星所施加的
强大的潮汐压力所造成；由于木卫二已被潮汐锁定，它总是保持一个方向对着木星，固定的压力模式应该可以形成特定的可预测的破例式样。
然而在木卫二表面上只有新近出现的裂痕才符合预测的式样，其他的裂痕可以向各个方向延伸，年代越久远的就越是如此。一个较合逻辑的解释是，木卫二其表层的自转速度要略快于其内部，冰面下的海洋将外壳与更下层的地幔分隔开，冰壳在木星的重力牵扯下被撕裂。对比旅行者号和伽利略号拍摄的照片可测算出，大约每10,000年木卫二的外壳会比其内部多自转一周。
木卫二另一个显着的特征就是遍布四野的或大或小或圆或椭的暗斑，拉丁文作le
ticulae，义为“雀斑”。这些暗斑有的突起如穹有的凹陷如坑有的平坦如镜，也有的纹理纷糅粗糙。突起的小丘多顶部平整，显见着原本是与周遭的平原一体，受推挤上抬而形成。据推想，暗斑的形成是下层温度较高的“暖冰”在透刺（diapi
）作用下向上涌升而穿透表层的“寒冰”所致，其运动机理与（地球）地壳内部的熔岩窨（magmachambe
）相似。
光滑的暗斑是“暖冰”冲破表壳时有融水渗出所造成，那些粗糙杂错的斑痕（又被称作“混沌”（chaos）区域，如康纳马拉混沌）是由大量细小的表壳碎片镶嵌在暗色的圆丘中所构成，就像是极地海洋中漂浮的冰山（地球）。
木卫二的表面温度在赤道地区平均为110K（-163℃），两极更低，只有50K(-223℃)，所以表面的水是永久冻结的。但是潮汐力所提供的热能可能会使表面冰层以下的水保持液态。这个猜想最初由针对潮汐热的一系列推测所引发（略为偏心的轨道和木卫二与其他伽利略卫星之间的轨道共振所产生的后果）。
据推测木卫二的地形特征意味着冰下海洋的存在。有学者将木卫二表面极富特色的混乱地带解释为下层海水渗出地表而造成。但是这一解释争议极大，多数对木卫二进行研究的地质学家更倾向于支持一个被称作“厚冰”模型的理论，他们认为即便存在这样的海洋，也几乎不可能对表面造成直接的影响。对冰壳厚度的估算也存在相当大的分歧，有认为是几千米的，也有认为是数十千米的。
如果身处木星的卫星木卫二，可以看到高达200千米的壮观喷泉。这可能是木卫二冰冻表面下隐藏着一个巨大海洋的最好证据。美国和德国研究人员2013年12月12日在《科学》杂志上报告说，他们利用哈勃太空望远镜于2012年11月和12月以及1999年所拍摄的图像，确定在木卫二南半球的两个不同区域有着过多的氢和氧，而解释只有一个，那就是这些氢和氧是从木卫二喷射出来的水被电解而来。
木卫二上的喷泉间歇性地喷发，每次喷发时间约7小时。由于这种现象在木卫二距离木星最远处出现，在最接近木星时消失，研究人员推测，木星对木卫二的潮汐引力发挥了重要作用，它可能导致木卫二表面冰层在最远点时出现裂缝，而喷泉就从这些裂缝中喷射而出，当到达木星近点，这些裂缝则逐渐闭合。
喷泉的出现说明木卫二冰冻表层的部分区域可能很容易被内部的海洋“突破”，而这对将来探索木卫二是否宜居具有重要意义。因为这种间歇性的喷泉会将木卫二表面和深层的物质喷向高空，将来研究木卫二成分就无需在冰层上钻孔。
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