基本介紹
簡介,物理特性,物理特徵,軌道資料,結構,內部,潮汐加熱,表面,大氣層,觀測歷史,先驅者號,旅行者號,伽利略號,後續觀測,研究發現,相關資料,
簡介
物理特性
人們以前一直認為，木衛一表面定擁有不少環形山。可是從旅行者1號於1979年傳回地球的照片中，木衛一表面的環形山並不多，並非如人們所想，這是因為其火山活動使它的地形不斷改變。於是，人們便把它不斷更新的表面看成是“年輕”的，因為這些地形是新近形成；相反，月球表面滿布隕石坑，並保留了數十億年，人們便把月球的表面看成是“年老”的。
除了火山外，木衛一其他的景觀，僅有一些普通的山脈、溶化硫湖泊、深度達數百公里的破火山口，以及長達數百公里的低黏度液體在流動，可能是液態硫或是矽酸鹽。此外，木衛一的硫磺及其化合物擁有多種不同的顏色，形成了它獨特多變的外觀。
科學家從兩艘旅行者號傳回的多張照片作出分析，相信木衛一表面的熔岩流，主要由融化了的硫化物所組成。但是從地面的紅外線研究結果中，測得木衛一熱點的溫度可高達2000K，比硫的沸點還要高出1300K，因此有指這些熔岩不太可能是硫，木衛一的整體平均溫度為130K，比熱點溫度低得多，而最新的理論也指出那些熔岩流是由矽酸鹽組成。根據哈勃太空望遠鏡的觀測結果，這些物質可能富含金屬元素鈉，在不同地方也可能含有不同的物質。
Io(木衛一)潮力。這三顆衛星的共動關係固定，木衛一的公轉周期是木衛二的一半，後者是木衛三的一半。雖然木衛一就像地球的衛星月球一般，只用固定的一面朝向其主星，由於木衛二與木衛三的作用使它有一點點不穩定。它使木衛一扭動、彎曲，大約有100米長，並在復原扭曲的循環中產生能量。
木衛一同樣切割木星的磁場線，生成電流。對於引潮力而言由此產生的能量不多，但電流的功率仍有1兆瓦特。它也剝去了一些木衛一的物質，並在木星周圍產生強烈的凸起狀輻射。在凸出面中脫離的粒子部分地造成了木星的巨大磁層。
celestia中的木衛一（貼圖經過替換）
celestia中的木衛一（貼圖經過替換）物理特徵
軌道資料
- 近拱點： 420,000 km (0.002 807 AU)
- 遠拱點： 423,400 km (0.002 830 AU)
- 平均軌道半徑： 421,700 km (0.002 819 AU)
- 軌道離心率： 0.0041
- 軌道周期： 1.769 137 786 d (152 853.504 7 s, 42 h)
- 平均公轉速度： 17.334 km/s
- 軌道傾角： 2.21° （對黃道）
- 0.05°（對木星的赤道）
- 衛星所屬星球： 木星
結構
艾奧比地球的衛星月球略大一些，它的平均半徑是1,821.3公里（比月球大約5%），質量是8.9319×10公斤（大約比月球多21%）。它的形狀略為橢球，而它最長的軸是指向木星的。在伽利略衛星中，艾奧的質量和體積都比蓋尼米德和卡里斯托小，但比歐羅巴大。
內部
主要由矽酸鹽岩石和鐵組成，艾奧在外太陽系的衛星中比其他的衛星都更接近類地行星的結構主體，其它的主要由碎冰和矽酸鹽混合組成。艾奧的密度為3.5275 g/cm是太陽系的衛星中密度最高的；明顯的比其他的伽利略衛星高，也比地球的月球要高。根據旅行者號和伽利略號測量的衛星質量、半徑和四極引力係數（關於質量在內部如何分布的數值）建立的模型，建議它的內部和外部之間是有所不同的，富含矽酸鹽的外殼和內部的地幔，鐵或硫化鐵－富含在核心，金屬核心的質量大約占了艾奧質量的20%。依據核心中硫的含量，如果完全由鐵組成，核心的半徑在350至650公里（220至400英里）之間；如果由鐵和硫混和組成，核心的半徑則在550至900公里（310至560英里）。伽利略號的磁強計沒有測出艾奧內部的磁場，所以認為核心沒有對流。
模型也建議艾奧內部的組成，地幔至少有75%由富含鎂的礦物橄欖石組成，並且有大量類似於L球粒隕石和LL球粒隕石的隕石，並且有更高的鐵含量（相較於地球的衛星月球的矽，但仍比火星低）要維持在艾奧上觀察到的熱流，10-20%的地幔也許是溶解的，但觀察到高溫的火山作用地區，也許有更高的被熔解比例。由於廣泛的火山作用，艾奧的岩石圈主要由硫磺和玄武岩組成，它的厚度至少有12公里（7英里），但不會超過40公里（25英里）。
潮汐加熱
不同於地球和月球，艾奧內部的熱源主要來自潮汐散逸而不是放射性同位素的衰變，這是艾奧的軌道與歐羅巴和蓋尼米德共振的結果。這樣的熱化與木星和艾奧的距離、軌道的離心率、它的內部構造和物理狀態有關。它和歐羅巴與蓋尼米德的拉普拉斯共振，維繫了艾奧的離心率並且防止了它因潮汐散逸而使軌道變圓。軌道共振也幫助艾奧維持到木星的距離，否則木星湧起的潮汐將導致艾奧的軌道成螺旋形的逐漸由外向內的朝母行星接近。艾奧的潮汐隆起在軌道上的近木點和遠木點的時刻之間有著100米（330英尺）的垂直變化。由於這種潮汐拉扯在艾奧的內部產生了摩擦或是潮汐散逸，如果沒有軌道共振，這些將使得艾奧的軌道變得更圓；在艾奧的內部創造更大的潮汐加熱，使這顆衛星內部更多的地幔和核心被熔化。如此產生的能量大於放射性衰變的200倍，這些熱量以火山活動的形式被釋放出來，造成在觀測上看見的高熱流（全球總量：0.6 至1.6×10瓦）。它的軌道模型認為艾奧內部的潮汐加熱會隨著時間而改變，並且目前的熱流也不是長時間平均的代表。
表面
基於他們對月球、火星和水星等古老表面的經驗，科學家預期在旅行者1號傳回的第地一張艾奧的影像上將看見許多的撞擊坑。橫跨在表面的撞擊坑密度可以提供艾奧的年齡，但是，他們很驚訝的發現在表面幾乎全無撞擊坑，取而代之的是光滑的平原，和在表面有著各式各樣大小的火山口和火山的熔岩流。與是各地地被觀測過的點來比較，艾奧的表面有著五顏六色的來自不同的硫磺組成的材料（比較起來艾奧的前導半球有著腐敗的橘子或是披薩的顏色）。缺乏撞擊坑表示艾奧的表面是很年輕的，像是地球的表面；火山口被它們製造的連綿不絕的火山物質掩埋掉。在旅行者1號短暫的觀察下，證實了這個壯觀的情景，至少有9座活火山存在著。
表面的成分
艾奧五顏六色的表面是它廣泛的火山作用導致各種各樣材料的結果，這些材料包含矽酸鹽（例如直輝石類）、硫磺和二氧化硫二氧化硫的霜橫跨並普遍的存在於艾奧表面，形成白色或灰色材料組成的廣大區域。散布在中緯度和極區的硫磺，經常受到輻射的破壞，造成穩定的8鏈硫磺被破壞。這種輻射的破壞使得艾奧的極區呈現紅褐色。
爆發的火山，經常產生傘形的流束，將表面塗裝上硫磺和矽酸鹽的材料。流束在艾奧表面的沉積物會依據流束內硫磺和二氧化硫數量的不同而呈現白色或紅色。通常，從包含大量S2的火山形成的流束，會導致紅色的扇形沉積，或是在極端的例子中，形成大的（高度達到450公里（280英里）的主要事例中）紅色環。一個流束形成紅色圓環沉積的明顯例子是裴蕾火山，這個紅色的沉積主要是硫磺（通常是3或4鏈的硫磺分子）、二氧化硫、或者還有Cl2SO2。形成在矽酸鹽熔岩邊緣的流束（通過熔岩和先前已經沉積的硫磺和二氧化硫）會造成灰色或白色的沉積。
由艾奧的結構圖和高密度，認為艾奧沒有或是只有少量的水，雖然偵測到含冰屑或含水礦物的小礦穴，最著名的是在季禧霸山（Gish Bar Mons）的西北側。水的缺乏可以歸咎於木星在早期有足夠的熱，在太陽系的演化過程中將在艾奧附近的揮發性物質，像水，都蒸發掉了，但熱不足以影響更遠處的地方。
火山作用
由艾奧的軌道離心率引發的潮汐熱迫使這顆衛星成為太陽系中火山最活躍的天體，有數百座火山中心和四處流竄的熔岩流。當發生主要的噴發時，主要成分是玄武岩的矽酸鹽與富含鐵鎂質或超鐵鎂質岩石的熔岩流長度十倍於平時，可以長達數百公里。做為這些活動的副產品，硫磺、二氧化流和矽酸鹽碎屑等物質（像是灰燼），可以被吹送到500公里（310英里）的高空中，形成巨大的扇形流束，為周圍的地型提供了紅色、黑色和白色等采繪的材料，並且提供了廣泛的材料補充艾奧大氣層和木星廣大磁層的物質。
艾奧的表面有許多由沉積物構成，被稱為火山口的點，火山口一般都有高聳的牆壁和一定數量的平坦表面。這些特徵類似地球上的破火山口；如果他們是如同地球上的表兄弟一樣，是經由崩塌導致一些熔岩管的形成，但這些仍都是未知的。有一種假說認為這些特點可已經由發掘火山形成的岩層，和被疊加進入或排除在岩層上的材料來鑑識。不同於地球和火星的特徵，這些沉積物沒有在盾狀火山中心的尖峰，並且更為巨大，它們的平均直徑是41公里（25英里），最大的洛基火山口直徑達到202公里（126英里）。無論形成的機制是如何，許多火山口的型態學和分布狀態建議這些特徵是受到結構上的控制，或者至少有一半與山或斷層有關。這些特徵通常是火山爆發的特徵，可能是熔岩流橫越過火山口內的平原，像是2001年季禧霸山的噴發，或是熔岩湖的形成。在艾奧的熔岩湖有一個會持續翻轉的熔岩外殼，像是裴蕾火山，或是有著翻轉情節的外殼，像是洛基火山口。
熔岩流代表艾奧另一種的主要火山地形。岩漿從火山口表面的出氣孔或裂縫噴發出來，產生膨脹，形成的熔岩流類似地球上在夏威夷的啟勞亞火山。來自伽利略號的影像顯示艾奧許多的主要熔岩流，像是普羅米修斯火山和阿米拉尼火山，是在舊的熔岩流上產生小的斷裂處上方產生新熔岩流的堆積。在艾奧上也觀察到夠大的熔岩噴發，例如，從1979年旅行者號到1996年伽利略號的第一次觀測，普羅米修斯前緣的熔岩就流動了75至95公里（47至59英里）。在1997年的一次主要噴發，產生了超過3,500公里（1,350英里）長的新鮮熔岩流，並且充斥在鄰近的Pillan火山口。
新視野號的五張連續影像顯示艾奧的特瓦史塔火山口噴出的物體高出表面達330公里。
科學家分析旅行者的影像後，相信這些流體主要由熔解的各種各樣的硫磺化合物組成。但是隨後地基天文台和伽利略號的觀測卻顯示這些流體是由玄武岩與鎂鐵質和超鎂鐵質構成的。這樣的假說是依據對艾奧的"熱點"進行溫度測量，或是熱輻射位置的結果，這些結果建議的溫度至少高達1,300K，更有高達1,600K的點，估計原始的噴發溫度可以達到2,000K，但是因為當初使用錯誤的溫度模型將溫度塑造的過高，之後已經證實溫度被高估了
在裴蕾火山和洛基火山口發現流束是證實艾奧有活躍的地質活動的一個標誌。通常，這些流束是硫磺和二氧化硫以每秒1公里（0.6英里）的速度從火山噴發出來所形成的，在流束中可以發現的物質還包括鈉、鉀和氯。這些流束看起來是由下面二種方法中的一種形成的。艾奧的流束最大的時候是當被熔化的岩漿從火山口或熔岩湖噴出硫磺和二氧化硫的時候，並經常會扯泄出矽酸鹽的火山碎屑，這些流束會在表面形成紅色（短鏈的硫磺）和黑色（矽酸鹽火成岩的碎屑）的沉積物。這些流束在艾奧表面被觀察到最大的是直徑達到1,000公里（620英里）的紅色環狀沉積，例如裴蕾火山、特瓦史塔火山口和Dazhbog火山口，都是由者種形式的流束造成的。另一種形式流束造成的是當熔岩流將底部的二氧化硫霜氣化，將硫磺送上空中。照種形式的流束經常形成明亮的圓形二氧化硫沉積。這種形式的流束高度通常低於100公里（62英里），並且流束可以維持很長的壽命，像是普羅米修斯火山、阿米拉尼、和產靈火山。
山脈
艾奧表面有100至150座山峰，平均高度為6公里，最高的一座是位於南極的Boösaule Montes，高達17.5±1.5公里。山峰通常都很巨大，平均長度是157公里，被隔絕的結構看起來沒有全球性的構造模式，跟地球上的山峰一樣。艾奧必須要有矽酸鹽岩石構成的地殼，才能支撐這些巨大的山峰，相較之下硫磺構成的地殼就不可能產生。
儘管艾奧廣泛的火山作用呈現出許多的特徵，幾乎所有的山都有來自地殼運動的結構。艾奧多數的山峰並非由火山所造成，反而是由岩石圈受到壓縮應力的結果而形成，這些是經由艾奧外殼經常性的掀動和逆斷層提高的。導致山峰形成的壓縮應力是來自火山沉積的物質不斷被埋葬的結果。全球性的山脈分布看起來是與火山結構相對稱的；山峰分布區域只有少許的火山存在，反之亦然。這建議大尺度區域的岩石圈結構何處被壓縮（支持山的形成）和擴張（支持火山口的形成）所掌控。區域性的，然而山和火山口經常緊靠在一起，則是當山在形成併到達表面時曾經有斷層形成，而造成岩漿的侵蝕。
在艾奧上的山峰（通常是周圍的平原上升的結構）有各種各樣的型態。高原是最普通的，這種結構相似大、頂部平坦的方山與堅固的表面。其它的山看起來是被掀動的地殼，有著平緩斜坡的，是舊有的表面形成的；包括表層物質的陡坡，是下層物質受到壓縮應力抬昇的結果。這兩種山經常都有陡峭的陡坡形成一個或多個的邊緣。在艾奧上只有幾座山的源頭看起來是火山，這些山類似盾狀火山，坡度是平緩的（6–7°），中心有一個小的破火山口和沿著附近的淺傾斜邊緣。這些火山通常都比艾奧的山的平均大小為小，平均只有1至2公里（0.6至1.2英里）的高度，和40至60公里（25至37英里）寬。其它還有幾個傾斜度更平緩的盾狀火山，因為有熔岩流成輻射狀的從中央輻射而出，才從型態學上推斷是艾奧上的火山，像是拉火山結構。
幾乎所有的山看起來都在退化的階段上，大形的山崩沉積是艾奧上的山的地基共同的現象，因此崩壞作用被建議是退化的主要形式。在艾奧的方山和高原共同的特徵是扇貝狀的邊緣，這是二氧化硫從艾奧的地殼滲透，導致山的邊緣區域弱化的結果。
極光在艾奧的上層大氣發光，不同的顏色來自大氣中不同的成分（綠色來自鈉原子，紅色來自氧原子，藍色來自火山的氣體，像是二氧化硫）。影像是在艾奧食攝影的。
大氣層
艾奧的大氣層極端稀薄，只有地球大氣壓力的十億分之一，主要的成分是二氧化硫，氯化鈉、一氧化硫及氧也有少許。稀薄的艾奧大氣意味著未來以任何方式著陸艾奧的探測器都不需要安裝隔熱板來保護儀器，但是需要反推進火箭來進行軟登入。稀薄的大氣也使得登入的設備必需堅固得足以抗拒木星強烈的輻射，這些輻射也使稀薄的大氣變得濃稠。
同樣的輻射（以電漿的形式存在）也將大氣剝離，所以必須經常補充大氣。二氧化硫最引人注目的來源是火山作用，但是大氣層受到陽光持續的照射也會使凍結的二氧化硫升華。大氣層主要被限制在赤道，因為該處是最溫暖的，而且能夠形成流束的活躍火山多數也在赤道上。其它的變化也會存在，以在火山口附近的密度最高（特別是有流束的火山口），還有艾奧的反木下點（艾奧上距離木星最遠的一點，那兒的二氧化硫霜的數量最豐富）。
衛星拍攝的高解析影像顯示，天文學家在衛星食的時候可以觀察到類似輝光的極光。這種現象是來自於輻射與大氣層的作用，如同地球的極光。極光通常出現在行星的磁極附近，但是艾奧最明亮極光卻位在赤道區域。艾奧本身沒有磁場，因此，電子沿著木星的磁場接近艾奧並直接撞擊到衛星的大氣層。越多的電子撞擊大氣層，極光就越明亮，而磁力線是與衛星正切的（也就是說接近赤道），因此在那兒經過的氣柱會最長。極光與艾奧上的正切點的結合被觀察到的"晃動"指出木星的傾斜磁偶極場變化方向。
觀測歷史
艾奧的第一份觀測報告是伽利略在1610年1月7日提出的。艾奧和木星其它伽利略衛星的發現被發表在伽利略於的1610年3月出版的星界報告。西門馬里烏斯於1614出版的馬里烏斯木星報中聲稱，他於1609年就發現了艾奧和木星的其它衛星，比伽利略早了一個星期。伽利略質疑這個聲明，並且反駁馬里烏斯剽竊、抄襲他的成就。因為伽利略在馬里烏斯之前就發布了他的發現，而且相信馬里烏斯也知道這件事。
艾奧衛星的發現者伽利略
艾奧衛星的發現者伽利略在後來的兩個半世紀，艾奧仍未被解析過，在天文學家的望遠鏡中仍然只是一個亮度5等的光點。在17世紀，艾奧和其他的伽利略衛星為各種各樣的目的服務，像是協助船員們進行經度的測量，驗證克卜勒的行星運動第三定律，和測量光線在旅行在木星和地球之間的時間。以卡西尼等人建立的星曆表為基礎，拉普拉斯創造了一種數學的理論來解釋艾奧、歐羅巴、和蓋尼米得的軌道共振。這種共振在日後發現對這三顆衛星的地質有深遠的影響。
木衛一
木衛一望遠鏡技術的改進，使19世紀末20世紀初的天文學家有能力在解析（能看得見）出在艾奧上大區域的表面特點。在1890年代，巴納德首先觀察到艾奧的赤道和極區之間在光度上的變化，正確的測量出這兩個地區的光度變化是來自顏色和反照率的不同，而不是因為艾奧呈現卵型，一如威廉·皮克林和他的同伴所主張的，而不是巴納德最初所主張的是兩個不同的天體。之後的望遠鏡觀測證實了艾奧很明確的在極區是紅棕色的，而赤道帶是黃白色的。
在20世紀中期的望遠鏡觀測開始注意到艾奧異常的本質。分光鏡的觀測建議艾奧的表面沒有水冰（在其它的伽利略衛星上被發現含量豐富的物質）；同樣的觀測亦表面主要的成分是鈉鹽和硫磺。電波望遠鏡的觀測揭露了艾奧對木星的磁層有所影響，如被觀察到的十米的波長爆發與艾奧的軌道周期有關。
先驅者號
通過艾奧附近的第一艘太空飛行器是先驅者10號和先驅者11號這一對孿生的太空飛行器，分別在1973年12月3日和1974年12月2日以無線電追蹤提供了艾奧質量的改善估計值、與艾奧尺寸的最佳值。認為艾奧是四顆伽利略衛星中密度最高的，主要是由矽酸鹽的岩石組成，而不是水冰組成的。先驅者號也揭露艾奧有稀薄的大氣層，軌道附近有強烈的輻射傳送帶。先驅者11號的照相機獲得的唯一一張好的照片，顯示了艾奧的北極地區。先驅者10號原先計畫在近距離的接近艾奧時拍攝照片，但是這項觀測因為高輻射的環境而失敗了。
旅行者號
當另一對太空飛行器旅行者1號和旅行者2號在1979年掠過艾奧，它們更為先進的影像系統可以獲得更好的影像。旅行者1號在1979年3月5日從20,600公里飛掠過這顆衛星，它傳回在接近的影像顯露很奇怪、多彩多姿卻沒有撞擊坑的。解析度最高的影像顯示出相對年輕的表麵點綴著其形怪狀的凹坑，山比艾佛勒斯峰還要高，還有類似熔岩流的特徵。
旅行者1號拍攝的艾奧南極區的馬賽克圖
旅行者1號拍攝的艾奧南極區的馬賽克圖在短暫的邂逅之後，旅行者工程師琳達·蒙娜碧朵注意到在一張影像中有一個流束從表面放射出來。分析旅行者1號拍攝的其他影像後，總共找到9張有這種流束的照片，證實了艾奧有活躍的火山活動。在旅行者1號邂逅艾奧之前不久，Stan Peale、Patrick Cassen、和R. T. Reynolds曾發表了一篇論文，作者計算出因為歐羅巴和蓋尼米得的軌道共振，艾奧的內部會有巨大的潮汐熱化（詳細的過程與解釋請參見潮汐熱的章節）。來自這次飛掠的數據顯示艾奧的表面由硫磺和二氧化硫霜控制著。這些成分也掌控著稀薄的大氣層和圍繞著艾奧軌道的電漿環（也是旅行者發現的）。
旅行者2號在1979年7月9日以1,130,000公里（702,150英里）的距離掠過，雖然他沒有旅行者1號那么接近，比較這兩艘太空飛行器的影像顯示出在這五個月內表面有一些地區發生了變化。另一方面，旅行者2號在離開木星的系統時觀察到艾奧呈現月牙型，並顯示出在3月觀測到的9個流束中的8個依然活躍著，只有裴蕾火山已經熄滅了。
伽利略號
伽利略號太空飛行器從地球出發後經歷了6年的航程，於1995年抵達木星，依循旅行者太空飛行器的發現和地基天文
台多年的觀測，繼續後續的觀測。艾奧的位置在木星最強烈的一條輻射帶之內，阻礙了近距離長時間飛掠的觀測，但是伽利略主要的任務就是研究伽利略衛星，在最初兩年的任務中軌道將進入並密切的經過這些衛星。在1995年12月7日飛掠過時雖然沒有獲得影像，但還是有重大的結果，例如發現類似於太陽系內側的岩石行星的巨大鐵核。
伽利略號與艾奧的邂逅
| 日期 | 距離（公里） |
|---|---|
1995年12月7日 | 897 |
1996年11月4日 | 244,000 |
1998年3月29日 | 252,000 |
1999年6月30日 | 127,000 |
1999年10月11日 | 611 |
1999年11月26日 | 301 |
2000年2月22日 | 198 |
2001年8月6日 | 194 |
2001年10月16日 | 184 |
2002年1月17日 | 102 |
2002年11月7日 | 45,800 |
在伽利略的主要任務期間，儘管缺乏近距離特寫的鏡頭和機械上的問題，還是傳回來了許多的資料，並且有一些重大的發現。伽利略號觀測到了Pillan火山的主要爆發，並且證實火山爆發由矽酸鹽的岩電漿和富含鎂的鎂鐵質和超鎂鐵質成分與硫磺和二氧化硫組成，類似於地球上的水和二氧化碳所扮演的角色。在任務的主要期間，幾乎每一條軌道都獲得了艾奧遠距離的影像，顯露很大數量的火山活動（來自表面和火山流束兩者的岩電漿冷卻時都散發出輻射熱），眾多的山和廣泛的型態學上的變化，還有在旅行者和伽利略的年代之間，以及伽利略不同的軌道期間，在表面發生的變化。
伽利略號的任務在1997和2000年兩度的延展，在這些延長任務的期間，太空飛行器在1999年末至2000年初，三度飛越艾奧；在2001年末至2002年初又再三度飛越。在這些遭遇時間的觀察透露了艾奧的火山和山的地質過程，排除了磁場的出現，並且證實了火山運動的程度。在2000年的12月，卡西尼太空飛行器在前往土星的路程上與木星系統有過短暫的邂逅，與伽利略號聯合一起觀測。這次的觀測在特瓦史塔火山口發現了一個新的流束和證實觀察到了艾奧的極光。
後續觀測
在伽利略號之後的2003年9月，火熱的困境出現在木星的大氣層，地基的望遠鏡觀測到艾奧有新的火山活動。特別是，來自夏威夷凱克望遠鏡的自適應光學所獲取的影像，和哈勃空間望遠鏡允許天文學家監測艾奧的火山活動。這些影像使得科學家不需要用到太空飛行器就能監測艾奧的火山活動。
伽利略號和新視野號相隔八年的表面特徵變化
伽利略號和新視野號相隔八年的表面特徵變化前往冥王星和柯伊伯帶的太空飛行器新視野號在2007年2月28日在路途中接近木星和艾奧。在接近木衛一期間，它獲得許多艾奧的遠距離觀測資料，包括特瓦史塔火山口的巨大流束，證實了是自從1979年在艾奧觀測到裴蕾火山的第一個流束以來最大的。新視野號也捕捉到Girru Patera在接近與進入早期噴發前的影樣，還有一些在伽利略號就已經觀察到噴發的火山。
目前有兩個探測木星系統的計畫即將執行。朱諾號太空飛行器在2011年發射，影像的能力雖然受到限制，但它可以使用近紅外線分光儀（JIRAM）提供艾奧的火山活動。歐羅巴木星系統任務（EJSM）是NASA和ESA合作的計畫，它已在2009年2月獲得核准，但發射的預定日期在2020年，將使用二艘太空飛行器研究艾奧：NASA的木星歐羅巴軌道者和ESA的木星蓋尼米得軌道者。因為這兩艘太空飛行器的主要任務是研究木星的冰衛星，所以對艾奧的觀察幾乎都是在比較遠的距離上，木星歐羅巴軌道者在進入環繞歐羅巴的軌道之前，在2025年和2026年之間將四度接近與飛掠過艾奧，但是ESA的貢獻仍將面對ESA其他項目在經費上的競爭。除了NASA已經批准的這兩個計畫之外，還有幾個與艾奧相關的計畫被提出。一個稱為艾奧火山觀測者的計畫將在2015年發射，它設定為發現級的任務，並將多次飛越艾奧，但這個計畫仍在概念研究的階段。
研究發現
木星衛星數目
木星衛星數目現已高達63顆，其中最大的四顆：木衛一、木衛二、木衛三和木衛四最為著名，早在1610年，伽利略便已通過他的望遠鏡觀測到這四顆衛星，並以之證明並非所有的天體都繞地球運行，成為“日心說（地動說）”的最佳證據之一，因此天文上以“伽利略衛星”稱呼這四顆木星的大衛星。
旅行者號宇宙飛船約在20幾年前掠過木星附近時，觀測到木衛一的表面有非常活躍的火山活動，地面科學家持續監測木衛一，結果發現它是太陽系中火山活動最頻繁的天體。而前幾年才剛功成身退的“伽利略”號宇宙飛船則發現木衛一表面的火山熱點溫度高達攝氏1610度左右，相較之下，地球上的火山（如夏威夷的幾勞亞火山等）只有攝氏1000度左右，頓時使木衛一成為太陽系中表面溫度僅次於太陽的天體（太陽表面溫度約5700度左右）。已知木衛一表面有超過100座的火山，並證實木衛一的火山活動頻率高達地球的30倍以上。天文學家認為：木衛一的火山之所以如此活躍，原因在於它是四顆中最接近木星的一個，受到木星強大的潮汐力和磁場影響非常嚴重。
美國華盛頓大學行星科學家利用計算機仿真木衛一表面火山爆發的情形，結果顯示木衛一表面的熔岩溫度之高，使其中所含有的鈉、鉀、矽、鐵等都被蒸發成氣體，有部分變成單原子氣體，有部分則維持分子狀態，如一氧化矽、二氧化矽、一氧化鐵等，成為木衛一大氣層的一部份。科學家們曾在2000年時提出預測：這些被蒸發的岩石成分，與火山氣體中的硫或氯等互動作用之後，可能產生一些罕見的氣體，如氯化鈉、氯化鉀、二氯化鎂、二氯化鐵等。
天文學家在2003年時真的在木衛一表面發現氯化鈉氣體成分，但因觀測結果靈敏度不足，無法偵測出氯化鉀氣體的存在。如今，科學家們利用伽利略衛星的觀測資料，配合他們的地面望遠鏡觀測結果，分析後發現：木衛一表面熾熱熔岩中鈉和鉀，正在蒸發成氣體進入大氣中。此外他們還發現一氧化矽則是熔岩中矽類氣體的主要成分；由於天文學家在太空中已觀測到一氧化矽的存在，尤其是表面溫度較冷的恆星大氣中，因此使得木衛一表面一氧化矽的發現顯得格外引人注目，他們還希望能在火山噴出的氣體中直接偵測到一氧化矽氣體。相關研究成果發表在2004年5月份的《伊卡魯斯》雜誌中（行星科學的主要刊物）。
是太陽系最熾熱的衛星
2004年，天文學家們研究發現，太陽系內（除太陽外）最熾熱的星體並不是人們一貫認為的距離太陽最近的行星水星和金星，而是木星的衛星木衛一（木星最明亮的四顆衛星之一，400年前由伽利略最先發現）。
木衛一照片拼接圖
木衛一照片拼接圖當然，使得木衛一有如此之高的溫度並不是太陽輻射的功勞，而是它內部劇烈火山活動的結果。在太陽系內部，再沒有任何其它行星或衛星能與木衛一在火山數量上相媲美。
天文學家們首次發現木衛一上強烈的火山活動是在20多年前，當時美國的“旅行者”號星際探測器曾給木衛一拍攝了一系列照片。此後，在木星附近工作了約8年的“伽利略”號探測器還為這顆熾熱的衛星進行了近距離拍照。正是以這些照片為依據科學家們確定了木衛一上有著非常劇烈的火山活動，其表面溫度可達1610攝氏度。
來自聖路易斯華盛頓大學的研究人員對木衛一上的火山噴發進行的計算機模擬實驗顯示，木衛一火山爆發噴射出的熔岩能夠將其表面的鈉、鉀、矽、鐵等物質及其化合物熔化並蒸發到大氣中。這些物質的氣化物與火山岩氣體（含亞硫化物及氯化物）發生反應便形成了木衛一大氣特有的組成成份：鈉和鉀的氯化物以及鎂和鐵的二氯化物。
儘管科學家們已經獲取了有關木衛一的許多資料，但憑這些資料還遠遠不能讓科學家們揭開木衛一神秘的面紗：這顆大小僅與月球相當的衛星如何保持如此之高的岩漿溫度？如此高溫的岩漿卻為何熔化不了其周圍的岩石？它的岩石圈（包括地殼和地幔上部）到底有多厚多堅固？如果它上面有山，其高度會不會賽過珠穆朗瑪峰？當然，要解開這一系列的疑惑尚需要天文學家們持續不斷的努力。
火山爆發頻繁
科學家研究發現太陽系最活躍的火山即將爆發，而火山爆發活動頻繁的木衛在未來的某一天將可能休眠。
木星與木衛一
木星與木衛一此前，離木星距離最近一顆大衛星木衛一已多次出現火山爆發活動，其表層被火山灰覆蓋，其表面還有數十個活火山。而木衛一的大小和月亮差不多。科學家介紹稱，木衛一表面火山運功頻繁的原因是木星與其另外三個衛星引力的共同影響。因為木星與其衛星的引力引發了木衛一表面不同地區的引力變化，造成不同地區的拉伸和地殼變化。
這種引力的拉伸，造成木衛一表面每隔10米就會發生向上和向下的運動，因此引發了地殼的劇烈活動。法國巴黎天文台經過長時間的觀測和研究，已經證實了這種火山頻繁活動的原因。
科學家稱，最讓人震驚的是，如果這種運動過於激烈，將會使附近的衛星進入一個圓形軌道，而不是此前的橢圓形軌道，那么太陽系的規律將會發生重大變化。實際上，科學家結合1891年就開始對木衛一的觀測數據，已經發現了這種細微的變化。加州大學的舒伯特教授認為，一旦木衛一處於休眠狀態，那么木星的軌道也會發生變化，從而使得衛星的軌道發生變化。科學家們把相關的研究數據發表在了《自然》雜誌上。
近紅外波段上觀測到釋放出的巨大熱量
近紅外波段上觀測到釋放出的巨大熱量2014年3月科學家發現木衛一噴出近300公里高噴流。
2014年8月7日，美國宇航局網站報導，在2013年8月份的兩個星期時間內，木星4顆伽利略衛星之一的木衛一上連續發生了三次大規模的火山噴發事件。
2016年5月16日《自然地球科學》網路版上，來自美國地質勘探局天文科學中心的科學家McKinnon和Michael T. Bland發表了一篇關於計算機模型的文章，該計算機模型能夠構建數位化的模擬高山。McKinnon稱行星研究學者們認為，木衛一上的高山也許是由於它持續的火山噴發造成岩漿遍布整個星球而形成的，噴涌到木衛一表面的岩漿有向下流動的趨勢。由於木衛一是一個球體，在它向下流動的過程中，受到壓力的作用從而增加縱向深度。
McKinnon表示，這也許能解釋為什麼在高山旁常有最近噴發的岩漿。地殼深處的壓力強度非常大，當裂縫延伸至地表，壓力得到釋放，整個斷層的壓力環境也隨之改變，為岩漿噴發提供了通道。它還能解釋木衛一上的一個不起眼的特徵：高山與火山的反關聯性。不僅是因為逐漸變重的岩漿使得地殼深處壓力增強，也因為溫度在逐漸升高。高溫使岩石逐漸膨脹，但由於空間不足，又再次處於壓縮環境之中。只要火山持續噴發，會帶走熱量，使得熱應力變低，減少形成高山的可能性。但一旦噴髮結束，地殼又重新變熱，熱應力增強，形成高山的可能性又增加了。
相關資料
在電視連續劇《巴比倫五號》 （Babylon 5）中，木衛一是其殖民地之一。
在漫畫機動戰士海盜鋼彈中，木衛一(作品中稱為[伊奧])是木星帝國的根據地的訊息被泄漏給十字先驅者軍，因此十字先驅者軍決定向伊奧突擊。
