Іо є найвнутрішнім і другим найменшим із чотирьох місяців Галілея при Юпітері. Трохи більший за земний Місяць, це четвертий за величиною природний супутник Сонячної системи, має найвищу щільність і найсильнішу поверхневу гравітацію будь-якого природного супутника, і містить найменшу кількість води за атомним співвідношенням будь-якого відомого астрономічного об'єкта в Сонячній системі. Це, іншими словами, світ суперлативів ще перш ніж дійти до того, що робить його знаменитим.
Ця слава походить звідкіль: з понад 400 активних вулканів, Іо є найбільш геологічно активним об'єктом Сонячної системи. Кілька його вулканів викидають шлейфи сіркидіокиду та сірки на висоту до 500 км над поверхнею. Його поверхня також усіяна понад 100 горами, які піднялися внаслідок обширної компресії у підставі його силікатної кори, і деякі з цих вершин вищі за гору Еверест.
Іо потрапив у цей стан, оскільки був затиснутий у гравітаційних лещатах між Юпітером і його сусідніми місяцями – тиск, який ніколи не послабляється, і який перетворив звичайний кам'яний місяць на найбільш активний світ, який ми знаємо.
Вперше побачений чотири століття тому, зрозумілий у 1979 році
Перше зафіксоване спостереження Іо було зроблено Галілео Галілеєм 7 січня 1610 року; Іо та Європа були побачені як окремі тіла наступного дня, 8 січня 1610 року, дата, яку тепер МАУ використовує як офіційну дату відкриття Іо. Протягом століть після цього Іо був просто точкою світла – ніхто не підозрював, що відбувається на його поверхні.
Це різко змінилося в 1979 році. Вулканічна активність на Іо була вперше відкрита того року Ліндою Морабіто, вченою з візуалізації, яка працювала над Voyager 1, яка помітила невід'ємний шлейф, що піднімається від краю місяця на одному з зображень космічного апарату. Це була перша часова активна вулканізм була підтверджена де-небудь поза Землею. З тих пір спостереження космічних апаратів та земних астрономів розкрили понад 150 активних вулканів на Іо, з передбачуваними 400 існуючих на 2024 рік – тіло, ледве більше за Місяць, яке може бути більш вулканічно активним, ніж сама Земля.
Світ, який сминається гравітацією
Вулканізм Іо не є збігом внутрішньої хімії; він примусовий. Припливні сили, які відчуває Іо, приблизно в 20 000 разів сильніші, ніж припливні сили, які відчуває Земля від Місяця, і вертикальна різниця припливного розпухання Іо між найближчою та найдальшою точками його орбіти може становити до 100 метрів – весь місяць фізично згинається, коли він обертається навколо Юпітера. Це згинання безпосередньо генерує тепло, і результуюче припливне нагрівання виробляє до 200 разів більше енергії, ніж один радіоактивний розпад, що є механізмом, що утримує більшість кам'яних світів теплими всередину.
Це тепло повинно якось втекти, і вулканізм – це те, як це відбувається. Найбільша вулканічна депресія на Іо – Loki Patera, 202 км в ширину, і вона постійно найсильніший вулкан на місяці, в середньому сприяючи 25% глобального виробництва тепла Іо сама по собі – одна вулканічна ознака, відповідальна за чверть загальної втрати внутрішнього тепла світу.
Tvashtar: Найбільш спостерігаємий вулкан Іо
У 1999 році спостерігалася завіса лави довжиною приблизно 25 км і висотою 1-2 км, що вивергається з патери вулкану Tvashtar – одна подія виверження, достатньо велика для відстеження земними телескопами. Років через, космічний апарат New Horizons пролетів повз Іо 28 лютого 2007 року, захопивши зображення великого шлейфу в тій же región Tvashtar, надавши перші детальні спостереження найбільшого класу іонного вулканічного шлейфу з моменту спостереження шлейфу Пеле в 1979 році.
Залізне серце під сірковою шкірою
Насильство Іо сягає його структури. Він має щільність 3,5275 г/см³, найвищу з усіх правильних місяців Сонячної системи – значно вищу, ніж місяці Галілея Ганімед та Каліст, щільність яких становить близько 1,9 г/см³, і трохи вищу за власний земний Місяць 3,344 г/см³. Ця щільність походить від того, з чого складається Іо: скельні та метали, по суті без льоду, з металічним ядром, що становить приблизно 20% від його загальної маси.
Ця сама внутрішня компресія штовхає матеріал вгору, а також назовні через вулкани. Гори Іо усереднюють 6 км у висоту і досягають максимуму близько 17,5 км у South Boösaule Montes, побудовані не вулканічною конструкцією, а тією ж коркової компресією, яка витискає лаву на поверхню в інших місцях на місяці.
Місяць, який живить власне магнітне поле Юпітера
Вплив Іо не зупиняється на його власній поверхні. Він діє як електричний генератор у магнітосфері Юпітера, розвиваючи 400 000 вольт через себе і створюючи електричний струм в 3 мільйони ампер, вивільняючи іони, які надувають магнітне поле Юпітера більш ніж у два рази перевищує те, що б воно було. Один місяць, іншими словами, значною мірою переформатує магнітне середовище найбільшої планети Сонячної системи.
Магнітосфера Юпітера повертає послугу, смикаючи матеріал: вона збирає гази та пил з тонкої атмосфери Іо зі швидкістю близько 1 тонни на секунду, живлячи величезну хмару частинок, яка тягнеться через йовіанську систему. Іо одночасно формує магнітне поле Юпітера і повільно розмивається ним.
Вивчено космічними апаратами, радіацією та всім
Досягти Іо близько ніколи не було легко. Космічний апарат Galileo прибув на Юпітер у 1995 році після шеститижневої подорожі з Землі, і хоча жодних зображень не було зроблено під час його близького прольоту повз Іо 7 грудня 1995 року – місяць розташовується в одному з найбільш інтенсивних поясів радіації Юпітера – зустріч все ж привела до основного результату: виявлення великого залізного ядра, подібного до того, що знайдено на кам'яних планетах внутрішньої Сонячної системи.
Сама Loki Patera продовжує дивувати дослідників навіть здалеку. 8 березня 2015 року рідкісне орбітальне вирівнювання між Іо та Європою дозволило дослідникам визначити, що Loki Patera зазнає двох окремих хвиль перегрупування лави, пояснюючи, чому його яскравість змінюється приблизно кожні 400-600 днів – вулканічний ритм, виявлений не шляхом приземлення на Іо, а спостереженням того, як його світло змінювалось, коли інший місяць коротко пройшов перед ним.