Exploration of Io
बृहस्पति के सबसे अंदर के गैलीलियन और तीसरे सबसे बड़े चंद्रमा, आइओ की खोज 1610 में इसकी खोज के साथ शुरू हुई और आज भी बृहस्पति प्रणाली में पृथ्वी-आधारित टिप्पणियों और अंतरिक्ष यान द्वारा यात्राओं के साथ जारी है। इतालवी खगोलशास्त्री गैलीलियो गैलीली ने 8 जनवरी, 1610 को आईओ का अवलोकन दर्ज करने वाले पहले व्यक्ति थे, हालांकि साइमन मारियस ने भी लगभग उसी समय आईओ का अवलोकन किया होगा। 17वीं शताब्दी के दौरान, आईओ और अन्य गैलीलियन उपग्रहों के अवलोकनों ने मानचित्र निर्माताओं और सर्वेक्षणकर्ताओं द्वारा देशांतर को मापने में मदद की, केपलर के ग्रहों की गति के तीसरे नियम के सत्यापन के साथ, और प्रकाश की गति के माप के साथ। खगोलशास्त्री जियोवन्नी कैसिनी और अन्य लोगों द्वारा उत्पादित इफिमेराइड्स के आधार पर, पियरे-साइमन लाप्लास ने बृहस्पति के तीन चंद्रमाओं, आइओ, यूरोपा और गैनीमेड की अनुनाद कक्षाओं की व्याख्या करने के लिए एक गणितीय सिद्धांत बनाया। इस अनुनाद का बाद में इन चंद्रमाओं के भूविज्ञान पर गहरा प्रभाव पाया गया। 19वीं और 20वीं शताब्दी के उत्तरार्ध में बेहतर दूरबीन प्रौद्योगिकी ने खगोलविदों को आईओ पर बड़े पैमाने पर सतह की विशेषताओं को हल करने के साथ-साथ इसके व्यास और द्रव्यमान का अनुमान लगाने की अनुमति दी। 1950 और 1960 के दशक में मानव रहित अंतरिक्ष उड़ान के आगमन ने आईओ को करीब से देखने का अवसर प्रदान किया। 1960 के दशक में बृहस्पति के चुंबकीय क्षेत्र पर चंद्रमा के प्रभाव की खोज की गई थी। 1973 और 1974 में दो पायनियर जांच, पायनियर 10 और 11 के उड़ानों ने आईओ के द्रव्यमान और आकार का पहला सटीक माप प्रदान किया। अग्रदूतों के आंकड़ों ने आईओ के पास विकिरण की एक तीव्र पट्टी का भी खुलासा किया और एक वातावरण की उपस्थिति का सुझाव दिया। 1979 में, दो वायेजर अंतरिक्ष यान ने बृहस्पति प्रणाली के माध्यम से उड़ान भरी। वायेजर 1 ने मार्च 1979 में अपनी मुठभेड़ के दौरान पहली बार आईओ पर सक्रिय ज्वालामुखी का अवलोकन किया और इसकी सतह का बहुत विस्तार से मानचित्रण किया, विशेष रूप से बृहस्पति की ओर। वायजर्स ने पहली बार आईओ प्लाज्मा टोरस और आईओ के सल्फर डाइऑक्साइड () वातावरण का अवलोकन किया। नासा ने 1989 में गैलीलियो अंतरिक्ष यान का प्रक्षेपण किया, जिसने दिसंबर 1995 में बृहस्पति की कक्षा में प्रवेश किया। गैलीलियो ने ग्रह और उसके उपग्रहों दोनों के विस्तृत अध्ययन की अनुमति दी, जिसमें 1999 के अंत और 2002 की शुरुआत के बीच आईओ के छह फ्लाईबाई शामिल थे, जो आईओ की सतह की उच्च-रिज़ॉल्यूशन छवियां और स्पेक्ट्रा प्रदान करते थे, जो आईओ पर उच्च तापमान वाले सिलिकेट ज्वालामुखी की उपस्थिति की पुष्टि करते थे। गैलीलियो द्वारा दूरस्थ टिप्पणियों ने ग्रहों के वैज्ञानिकों को चंद्रमा के सक्रिय ज्वालामुखी के परिणामस्वरूप सतह पर होने वाले परिवर्तनों का अध्ययन करने की अनुमति दी। 2016 में, जूनो बृहस्पति पर पहुँचा, और जबकि मिशन को बृहस्पति के वायुमंडल और आंतरिक भाग का अध्ययन करने के लिए डिज़ाइन किया गया था, इसने अपने दृश्य-प्रकाश दूरबीन, जूनोकैम, और इसके निकट-अवरक्त स्पेक्ट्रोमीटर और इमेजर, जीराम का उपयोग करके आईओ के कई दूर के अवलोकन किए हैं। नासा और यूरोपीय अंतरिक्ष एजेंसी (ई. एस. ए.) ने 2020 के दशक में बृहस्पति प्रणाली में लौटने की योजना बनाई है। ई. एस. ए. ने 2022 में गैनीमेड, यूरोपा और कैलिस्टो का पता लगाने के लिए जुपिटर आइसी मून एक्सप्लोरर (जे. यू. आई. सी. ई.) को लॉन्च करने की योजना बनाई है, जबकि नासा 2025 में यूरोपा क्लिपर लॉन्च करेगा। दोनों 2020 के दशक के अंत और 2030 के दशक की शुरुआत में बृहस्पति प्रणाली में पहुंचेंगे और आईओ के दूर के अवलोकन प्राप्त करने में सक्षम होने चाहिए। प्रस्तावित नासा डिस्कवरी मिशन आईओ ज्वालामुखी पर्यवेक्षक, जो वर्तमान में एक प्रतिस्पर्धी प्रक्रिया से गुजर रहा है, अपने प्राथमिक मिशन के रूप में आईओ का पता लगाएगा। इस बीच, हबल अंतरिक्ष दूरबीन के साथ-साथ पृथ्वी-आधारित खगोलविदों द्वारा केक और यूरोपीय दक्षिणी वेधशाला जैसे बेहतर दूरबीनों का उपयोग करके आईओ का निरीक्षण जारी है। खोजः 1610 आईओ का पहला अभिलिखित अवलोकन टस्कन खगोलशास्त्री गैलीलियो गैलीली द्वारा 7 जनवरी, 1610 को वेनिस गणराज्य में पादुआ विश्वविद्यालय में 20x-शक्ति, अपवर्तक दूरबीन का उपयोग करके किया गया था। यह खोज एक साल से थोड़ा अधिक समय पहले नीदरलैंड में दूरबीन के आविष्कार और नए उपकरण के आवर्धन में सुधार के लिए गैलीलियो के नवाचारों से संभव हुई थी। 7 जनवरी की शाम को बृहस्पति के अपने अवलोकन के दौरान, गैलीलियो ने बृहस्पति के पूर्व में दो सितारों और एक अन्य को पश्चिम में देखा। बृहस्पति और ये तीन तारे ग्रहण के समानांतर एक रेखा में दिखाई दिए। बृहस्पति से पूर्व की ओर सबसे दूर का तारा कैलिस्टो निकला जबकि बृहस्पति के पश्चिम में तारा गैनीमेड था। तीसरा तारा, बृहस्पति के पूर्व में सबसे निकटतम, गैलीलियो के दूरबीन के रूप में आईओ और यूरोपा से प्रकाश का एक संयोजन था, जबकि उसके समय से एक दूरबीन के लिए उच्च आवर्धन था, दोनों चंद्रमाओं को अलग करने के लिए बहुत कम शक्ति थी। गैलीलियो ने अगली शाम, 8 जनवरी, 1610 को बृहस्पति का अवलोकन किया, इस बार बृहस्पति के पश्चिम में तीन सितारों को देखा, जिससे पता चलता है कि बृहस्पति तीन सितारों के पश्चिम में चला गया था। इस अवलोकन के दौरान, बृहस्पति के पश्चिम में एक रेखा में तीन तारे थे (पूर्व से पश्चिम तक): आइओ, यूरोपा और गैनीमेड। यह पहली बार था जब आईओ और यूरोपा को प्रकाश के अलग-अलग बिंदुओं के रूप में देखा और दर्ज किया गया था, इसलिए इस तारीख, 8 जनवरी, 1610 का उपयोग अंतर्राष्ट्रीय खगोलीय संघ द्वारा दो चंद्रमाओं की खोज की तारीख के रूप में किया जाता है। गैलीलियो ने अगले डेढ़ महीने तक बृहस्पति प्रणाली का निरीक्षण करना जारी रखा। 13 जनवरी को, गैलीलियो ने एक ही अवलोकन में पहली बार बृहस्पति के गैलीलियन चंद्रमाओं के रूप में जाने जाने वाले सभी चार का अवलोकन किया, हालांकि उन्होंने पिछले दिनों में अलग-अलग समय पर चारों का अवलोकन किया था। 15 जनवरी को, उन्होंने आईओ सहित इनमें से तीन उपग्रहों की गतियों का अवलोकन किया, और इस निष्कर्ष पर पहुंचे कि ये वस्तुएं पृष्ठभूमि के तारे नहीं थे, बल्कि वास्तव में, "बृहस्पति के चारों ओर घूम रहे आकाश में तीन तारे थे, जैसे शुक्र और बुध सूर्य के चारों ओर घूम रहे थे।" ये पृथ्वी के अलावा किसी अन्य ग्रह के पहले चंद्रमा थे जिनकी खोज की गई थी। आयो और बृहस्पति के अन्य गैलीलियन उपग्रहों की खोज मार्च 1610 में गैलीलियो के सिडेरियस नुनसियस में प्रकाशित हुई थी। जबकि उनके द्वारा खोजे गए जोवियन चंद्रमाओं को बाद में गैलीलियन उपग्रहों के रूप में जाना जाएगा, उन्होंने अपने नए संरक्षक, अपने मूल फ्लोरेंस के डी 'मेडिसी परिवार के नाम पर मेडिसिया सिडेरा (मेडिसियन सितारे) नाम का प्रस्ताव रखा। प्रारंभ में, उन्होंने परिवार के प्रमुख, कोसिमो द्वितीय डी 'मेडिसी के नाम पर कॉस्मिका सिडेरा (कॉस्मिक स्टार्स) नाम का प्रस्ताव रखा, हालांकि कोसिमो और गैलीलियो दोनों ने पूरे परिवार का सम्मान करने के लिए परिवर्तन करने का फैसला किया। हालांकि, गैलीलियो ने चार चंद्रमाओं में से प्रत्येक का नाम एक संख्यात्मक प्रणाली से परे अलग-अलग नहीं रखा जिसमें आइओ को बृहस्पति I के रूप में संदर्भित किया गया था। दिसंबर 1610 तक, सिडेरियस नुनसियस के प्रकाशन के कारण, गैलीलियो की खोज की खबर पूरे यूरोप में फैल गई थी। गैलीलियो जैसे उच्च शक्ति वाले दूरबीनों के अधिक उपलब्ध होने के साथ, अन्य खगोलविद, जैसे इंग्लैंड में थॉमस हैरियट, फ्रांस में निकोलस-क्लाउड फैब्री डी पियरेस्क और जोसेफ गौल्टियर डी ला वैलेट, बवेरिया में जोहान्स केपलर और रोम में क्रिस्टोफर क्लावियस, 1610-1611 के पतन और सर्दियों के दौरान आयो और अन्य मेडिसियन सितारों का निरीक्षण करने में सक्षम थे। 1614 में प्रकाशित अपनी पुस्तक मुंडस इओवियालिस (द वर्ल्ड ऑफ जुपिटर) में, ब्रांडेनबर्ग-एन्सबाख के मार्ग्रेव्स के दरबारी खगोलशास्त्री साइमन मारियस ने गैलीलियो की खोज से एक सप्ताह पहले 1609 में आइओ और बृहस्पति के अन्य चंद्रमाओं की खोज करने का दावा किया था। मारियस के अनुसार, उन्होंने नवंबर 1609 के अंत में बृहस्पति प्रणाली का अवलोकन करना शुरू किया। उन्होंने दिसंबर 1609 तक बृहस्पति के चंद्रमाओं का निरीक्षण करना जारी रखा, लेकिन 29 दिसंबर, 1609 तक अपनी टिप्पणियों को दर्ज नहीं किया, जब वे इस निष्कर्ष पर पहुंचे कि "ये तारे बृहस्पति के चारों ओर घूमते हैं, जैसे कि पांच सौर ग्रह, बुध, शुक्र, मंगल, बृहस्पति और शनि सूर्य के चारों ओर घूमते हैं।" हालांकि, मारियस की टिप्पणियों को जूलियन कैलेंडर के आधार पर दिनांकित किया गया था, जो गैलीलियो द्वारा उपयोग किए गए ग्रेगोरियन कैलेंडर से 10 दिन पीछे था। इसलिए 29 दिसंबर, 1609 से मारियस का पहला अभिलिखित अवलोकन 8 जनवरी, 1610 को बृहस्पति प्रणाली के गैलीलियो के दूसरे अवलोकन के बराबर है। गैलीलियो ने इस दावे पर संदेह किया और मारियस के काम को साहित्यिक चोरी के रूप में खारिज कर दिया। यह देखते हुए कि गैलीलियो ने मारियस से पहले अपना काम प्रकाशित किया था और उनका पहला अभिलिखित अवलोकन मारियस से एक दिन पहले आया था, गैलीलियो को इस खोज का श्रेय दिया जाता है। इसके बावजूद, यह बृहस्पति के चंद्रमाओं के लिए मारियस की नामकरण योजनाओं में से एक है जिसका आज नियमित रूप से उपयोग किया जाता है। अक्टूबर 1613 में जोहान्स केपलर के एक सुझाव के आधार पर, उन्होंने प्रस्ताव दिया कि प्रत्येक चंद्रमा को यूनानी पौराणिक ज़ीउस या उनके रोमन समकक्ष, बृहस्पति के प्रेमियों के आधार पर अपना नाम दिया गया था। उन्होंने बृहस्पति के सबसे अंदर के बड़े चंद्रमा का नाम यूनानी पौराणिक व्यक्ति आइओ के नाम पर रखा। आई. ओ. एक उपकरण के रूप मेंः अगली ढाई शताब्दियों तक, उपग्रह के छोटे आकार और दूरी के कारण, आई. ओ. खगोलविदों के दूरबीनों में प्रकाश का एक फीचरलेस, 5वां-परिमाण बिंदु बना रहा। इसलिए, अन्य गैलीलियन उपग्रहों के साथ इसकी कक्षीय अवधि का निर्धारण, खगोलविदों के लिए एक प्रारंभिक ध्यान था। जून 1611 तक, गैलीलियो ने स्वयं निर्धारित किया था कि आईओ की कक्षीय अवधि 42.5 घंटे लंबी थी, जो आधुनिक अनुमान से केवल 2.5 मिनट लंबी थी। मुंडस इओवालिस में प्रकाशित आंकड़ों में साइमन मारियस का अनुमान केवल एक मिनट लंबा था। आइओ और अन्य जोवियन उपग्रहों के लिए उत्पन्न कक्षीय अवधियों ने केपलर के ग्रहों की गति के तीसरे नियम के लिए एक अतिरिक्त सत्यापन प्रदान किया। आइओ और अन्य गैलीलियन चंद्रमाओं की कक्षीय अवधि के इन अनुमानों से, खगोलविदों ने बृहस्पति के संबंध में प्रत्येक चंद्रमा की स्थिति की भविष्यवाणी करने वाली अल्पकालिक तालिकाओं को उत्पन्न करने की उम्मीद की, साथ ही साथ जब प्रत्येक चंद्रमा बृहस्पति के चेहरे को पार करेगा या उसके द्वारा ग्रहण किया जाएगा। इस तरह की भविष्यवाणियों का एक लाभ, विशेष रूप से बृहस्पति द्वारा उपग्रह ग्रहणों का, क्योंकि वे कम पर्यवेक्षक त्रुटि के अधीन थे, प्रमुख मेरिडियन के संबंध में पृथ्वी पर एक पर्यवेक्षक के देशांतर का निर्धारण करना होगा। एक जोवियन उपग्रह के ग्रहण का अवलोकन करके, एक पर्यवेक्षक एक अल्पकालिक तालिका में ग्रहण को देखकर प्रमुख मेरिडियन पर वर्तमान समय का निर्धारण कर सकता है। आयो इस उद्देश्य के लिए विशेष रूप से उपयोगी था क्योंकि इसकी छोटी कक्षीय अवधि और बृहस्पति के करीब की दूरी ने ग्रहणों को बृहस्पति के अक्षीय झुकाव से अधिक बार और कम प्रभावित किया। प्रमुख मेरिडियन और स्थानीय समय पर समय जानने के बाद, पर्यवेक्षक के देशांतर की गणना की जा सकती है। गैलीलियो ने ग्रहण समय का उपयोग करके समुद्र में देशांतर को मापने के लिए एक प्रणाली बनाने के लिए पहले स्पेन और फिर नीदरलैंड के साथ बातचीत करने के बाद जोवियन उपग्रहों की स्थिति और ग्रहण समय की भविष्यवाणी करने वाली एक तालिका बनाने का प्रयास किया। हालाँकि, वह कभी भी उपयोगी होने के लिए समय से पहले सटीक भविष्यवाणियाँ उत्पन्न करने में सक्षम नहीं थे, इसलिए उन्होंने कभी भी अपनी तालिकाएँ प्रकाशित नहीं कीं। इसने साइमन मारियस द्वारा 1654 में मुंडस इओवियालिस और जियोवानी बतिस्ता होडिर्ना में प्रकाशित तालिकाओं को उपलब्ध सबसे सटीक अल्पकालिक तालिकाओं के रूप में छोड़ दिया, भले ही वे भी पर्याप्त सटीकता के साथ चंद्रमाओं की स्थिति का अनुमान लगाने में असमर्थ थे। गियोवन्नी कैसिनी ने पिछले 16 वर्षों की अपनी टिप्पणियों का उपयोग करते हुए 1668 में एक अधिक सटीक अल्पकालिक तालिका प्रकाशित की। इस तालिका का उपयोग करते हुए, कैसिनी ने देश भर में विभिन्न स्थानों पर जोवियन उपग्रहों के ग्रहणों का अवलोकन करके फ्रांस का एक अधिक सटीक मानचित्र तैयार किया। इससे पता चला कि पिछले मानचित्रों में कुछ तटरेखाओं को वास्तव में उनकी तुलना में अधिक दूर तक फैले हुए दिखाया गया था, जिसके कारण फ्रांस का स्पष्ट क्षेत्र सिकुड़ गया, और राजा लुई XIV ने टिप्पणी की कि "वह अपने दुश्मनों की तुलना में अपने खगोलविदों के लिए अधिक क्षेत्र खो रहा था।" जोवियन चंद्रमाओं के ग्रहण समय का उपयोग मेसन-डिक्सन रेखा और भूगणितीय माप के सर्वेक्षण जैसे कार्यों के लिए अगले सौ वर्षों तक देशांतर निर्धारित करने के लिए किया जाता रहेगा। समुद्री नौवहन के लिए इस विधि का उपयोग करने के प्रयास किए गए थे, लेकिन जहाज के चलने वाले डेक से पर्याप्त सटीकता के साथ आवश्यक अवलोकन करना असंभव साबित हुआ; 18 वीं शताब्दी के मध्य में समुद्री कालमापक के आविष्कार तक समुद्र में देशांतर का निर्धारण व्यावहारिक नहीं हुआ। 17वीं और 18वीं शताब्दी के दौरान खगोलविदों ने जोवियन प्रणाली और प्रकाश की प्रकृति को बेहतर ढंग से समझने के लिए कैसिनी द्वारा उत्पन्न अल्पकालिक तालिकाओं का उपयोग किया। 1675 में, डेनिश खगोलशास्त्री ओले रोमर ने पाया कि आईओ के लिए देखे गए ग्रहण का समय भविष्यवाणी से पहले था जब बृहस्पति पृथ्वी के सबसे करीब था और बाद में भविष्यवाणी की गई थी जब बृहस्पति संयोजन में पृथ्वी से सबसे दूर था। उन्होंने निर्धारित किया कि ये विसंगतियाँ एक सीमित गति वाले प्रकाश के कारण थीं। ओले रोमर ने अपने निष्कर्षों को कभी प्रकाशित नहीं किया, लेकिन उन्होंने अपने माप के साथ डच गणितशास्त्री क्रिस्टियन ह्यूजेन्स को भेजा। ह्यूजेन्स ने पृथ्वी की कक्षा के व्यास को पार करने के लिए 22 मिनट के रोमर के अनुमान का उपयोग किया ताकि यह गणना की जा सके कि प्रकाश ने 220,000 किमी/सेकंड की यात्रा की, जो आधुनिक मूल्य से 26 प्रतिशत कम है। ओले रोमर के डेटा और खगोलीय इकाई के लिए एक आधुनिक मूल्य का उपयोग करते हुए, उनका माप कि प्रकाश को पृथ्वी की कक्षा के व्यास की दूरी तय करने में 16.44 मिनट लगते हैं, आधुनिक समय के मूल्य से केवल 2 प्रतिशत अधिक था, हालांकि उस समय इसकी गणना नहीं की गई थी। 1809 में, फिर से आईओ के अवलोकनों का उपयोग करते हुए, लेकिन इस बार तेजी से सटीक टिप्पणियों की एक सदी से अधिक के लाभ के साथ, फ्रांसीसी खगोलशास्त्री जीन बैप्टिस्ट जोसेफ डेलाम्ब्रे ने सूर्य से पृथ्वी तक प्रकाश की यात्रा के समय को 8 मिनट और 12 सेकंड के रूप में बताया। खगोलीय इकाई के लिए अनुमानित मूल्य के आधार पर, यह प्रकाश की गति प्रति सेकंड से थोड़ी अधिक प्राप्त करता है। 1788 में, पियरे-साइमन लाप्लास ने आइओ, यूरोपा और गैनीमेड की अनुनाद कक्षाओं की व्याख्या करने के लिए एक गणितीय सिद्धांत बनाने के लिए कैसिनी के इफिमेराइड्स और पिछली शताब्दी में अन्य खगोलविदों द्वारा उत्पादित का उपयोग किया। आंतरिक तीन गैलीलियन चंद्रमाओं की कक्षीय अवधि का अनुपात सरल पूर्णांक हैंः आयो बृहस्पति की परिक्रमा हर बार दो बार करता है जब यूरोपा एक बार परिक्रमा करता है, और गैनीमेड द्वारा प्रत्येक परिक्रमा के लिए चार बार; इसे कभी-कभी लाप्लास अनुनाद के रूप में संदर्भित किया जाता है। लाप्लास ने यह भी पाया कि इन सटीक अनुपातों और वास्तविकता के बीच थोड़ा अंतर उनके औसत गतियों के कारण था जो आईओ और यूरोपा के लिए पेरियाप्स की प्रगति के लिए जिम्मेदार था। इस अनुनाद का बाद में तीन चंद्रमाओं के भूविज्ञान पर गहरा प्रभाव पाया गया। एक दुनिया के रूप में आईओः बेहतर दूरबीनों और गणितीय तकनीकों ने 19वीं और 20वीं शताब्दी में खगोलविदों को आईओ के कई भौतिक गुणों, जैसे कि इसके द्रव्यमान, व्यास और एल्बिडो का अनुमान लगाने के साथ-साथ बड़े पैमाने पर सतह की विशेषताओं को हल करने की अनुमति दी। अपनी 1805 की पुस्तक सेलेस्टियल मैकेनिक्स में, आईओ, यूरोपा और गैनीमेड की अनुनाद कक्षाओं के लिए अपने गणितीय तर्क को प्रस्तुत करने के अलावा, लाप्लास आईओ के द्रव्यमान का पहला अनुमान प्रदान करने के लिए यूरोपा और गैनीमेड द्वारा आईओ की कक्षा में गड़बड़ी का उपयोग करने में सक्षम था, जो बृहस्पति के द्रव्यमान का 1.73 था, जो आधुनिक मूल्य का एक चौथाई था। 20वीं शताब्दी के मध्य में, इस तकनीक का उपयोग करते हुए अतिरिक्त द्रव्यमान अनुमान मैरी-चार्ल्स डेमोइसो, जॉन काउच एडम्स, राल्फ एलन सैम्पसन और विलेम डी सिटर द्वारा किए गए थे, जो सभी आधुनिक मूल्य से कम थे, जिसमें सैम्पसन का 1921 का बृहस्पति के द्रव्यमान का 4.5 का अनुमान था, जो वर्तमान में स्वीकृत द्रव्यमान से 4 प्रतिशत कम था। आइओ द्वारा पृष्ठभूमि सितारों के माइक्रोमीटर माप और गुप्तता का उपयोग करके आइओ के व्यास का अनुमान लगाया गया था। एडवर्ड ई. बर्नार्ड ने 1897 में लिक वेधशाला में एक माइक्रोमीटर का उपयोग किया, जो स्वीकृत आधुनिक मूल्य से 8.5% बड़ा व्यास का अनुमान लगाने के लिए था, जबकि अल्बर्ट ए. मिशेलसन ने भी लिक दूरबीन का उपयोग करते हुए इसका बेहतर अनुमान लगाया। आयो के व्यास और आकार का सबसे अच्छा पूर्व-अंतरिक्ष यान अनुमान 14 मई, 1971 को तारा बीटा स्कॉर्पी सी के एक गुप्त अवलोकन से आया था, जहां इसका व्यास पाया गया था, जो स्वीकृत आधुनिक मूल्य से थोड़ा कम था। इन मापों ने खगोलविदों को बीटा स्कॉर्पी गुप्तता के बाद आयो के घनत्व का अनुमान लगाने की अनुमति दी, जिसे 2.88 ग्राम/सेमी3 के रूप में दिया गया था। जबकि यह वर्तमान में स्वीकृत मूल्य से 20 प्रतिशत कम है, खगोलविदों के लिए आंतरिक दो गैलीलियन उपग्रहों (आईओ और यूरोपा) बनाम बाहरी दो गैलीलियन उपग्रहों (गैनीमेड और कैलिस्टो) के घनत्व के बीच अंतर को नोट करना पर्याप्त था। आइओ और यूरोपा के घनत्व ने सुझाव दिया कि वे मुख्य रूप से चट्टान से बने थे जबकि गैनीमेड और कैलिस्टो में अधिक बर्फ थे। 1890 के दशक की शुरुआत में, बड़े दूरबीनों ने खगोलविदों को आईओ सहित गैलीलियन उपग्रहों की सतहों पर बड़े पैमाने की विशेषताओं का सीधे निरीक्षण करने की अनुमति दी। 1892 में, विलियम पिकरिंग ने एक माइक्रोमीटर का उपयोग करके आईओ के आकार को मापा, और गैनीमेड के अपने माप के समान, इसे अपनी कक्षीय गति की दिशा के साथ संरेखित एक अण्डाकार रूपरेखा पाया। 1850 और 1895 के बीच अन्य खगोलविदों ने आयो के अण्डाकार आकार का उल्लेख किया। एडवर्ड बर्नार्ड ने आयो का अवलोकन किया जब यह बृहस्पति के चेहरे पर पारगमन कर रहा था, एक उज्ज्वल भूमध्यरेखीय पट्टी की तुलना में आइओ के ध्रुवों को अंधेरा पाया। प्रारंभ में, बर्नार्ड ने निष्कर्ष निकाला कि आईओ वास्तव में दो काले पिंडों का एक द्विआधारी था, लेकिन अलग-अलग चमक के जोवियन क्लाउड बैंड के खिलाफ अतिरिक्त पारगमन और जोवियन क्लाउड टॉप पर आईओ की छाया के गोल आकार के अवलोकन ने उन्हें अपनी व्याख्या बदलने के लिए प्रेरित किया। पिकरिंग द्वारा रिपोर्ट किया गया आइओ का अंडा-आकार केवल आइओ के उज्ज्वल भूमध्यरेखीय बैंड को मापने और पृष्ठभूमि स्थान के लिए काले ध्रुवों को गलत समझने का परिणाम था। बाद में दूरबीन टिप्पणियों ने आयो के विशिष्ट लाल-भूरे ध्रुवीय क्षेत्रों और पीले-सफेद भूमध्यरेखीय पट्टी की पुष्टि की। 1920 के दशक में जोएल स्टेबिन्स द्वारा किए गए आईओ की चमक में भिन्नताओं के अवलोकन से पता चला कि आईओ का दिन बृहस्पति के चारों ओर अपनी कक्षीय अवधि के समान था, इस प्रकार यह साबित होता है कि एक पक्ष हमेशा बृहस्पति का सामना करता था जैसे चंद्रमा का निकट पक्ष हमेशा पृथ्वी का सामना करता है। स्टेबिन्स ने आईओ के नाटकीय नारंगी रंग का भी उल्लेख किया, जो गैलीलियन उपग्रहों में अद्वितीय था। ऑडोइन डॉलफस ने 1960 के दशक की शुरुआत में पिक डू मिडी वेधशाला में आईओ के अवलोकनों का उपयोग उपग्रह के कच्चे नक्शे बनाने के लिए किया, जिसमें आयोनियन सतह पर चमकीले और काले धब्बों के साथ-साथ एक उज्ज्वल भूमध्यरेखीय बेल्ट और गहरे ध्रुवीय क्षेत्रों का एक पैचवर्क दिखाया गया था। 20वीं शताब्दी के मध्य में दूरबीन टिप्पणियों ने आईओ की असामान्य प्रकृति का संकेत देना शुरू कर दिया। निकट-अवरक्त स्पेक्ट्रोस्कोपी ने सुझाव दिया कि आइओ की सतह पानी की बर्फ से रहित थी। आईओ पर पानी की कमी चंद्रमा के अनुमानित घनत्व के अनुरूप थी, हालांकि, यूरोपा की सतह पर प्रचुर मात्रा में पानी की बर्फ पाई गई थी, एक चंद्रमा जिसे आईओ के समान घनत्व माना जाता था। ली ने निष्कर्ष निकाला कि वर्णक्रम सल्फर यौगिकों की उपस्थिति के अनुरूप था। बाइंडर और क्रूक्सैंक (1964) ने बताया कि आयो की सतह बृहस्पति की छाया से बाहर आने पर उससे अधिक चमकीली थी जब उसने इसमें प्रवेश किया था। लेखकों ने सुझाव दिया कि ग्रहण के बाद यह विसंगत चमक ग्रहण के अंधेरे के दौरान सतह पर आंशिक रूप से जमने वाले वातावरण का परिणाम था, जिसमें ग्रहण के बाद पाला धीरे-धीरे कम हो जाता है। इस परिणाम की पुष्टि करने के प्रयासों को मिश्रित परिणाम मिलेः कुछ शोधकर्ताओं ने ग्रहण के बाद चमक की सूचना दी, जबकि अन्य ने नहीं दी। आईओ के वायुमंडल के बाद के मॉडलिंग से पता चलेगा कि इस तरह की चमक केवल तभी संभव होगी जब आईओ का वातावरण कई मिलीमीटर मोटी परत का उत्पादन करने के लिए पर्याप्त रूप से जम जाए, जो असंभव लग रहा था। रेडियो दूरबीन टिप्पणियों ने जोवियन मैग्नेटोस्फेयर पर आईओ के प्रभाव का खुलासा किया, जैसा कि आईओ (आईओ-डीएएम) की कक्षीय अवधि से बंधे डेकैमेट्रिक तरंग दैर्ध्य विस्फोटों द्वारा प्रदर्शित किया गया है, जो दोनों दुनियाओं के बीच एक इलेक्ट्रोडायनामिक युग्मन का सुझाव देता है। पायनियर युगः 1960 के दशक के अंत में, संयुक्त राज्य अमेरिका में नासा और जेट प्रोपल्शन लेबोरेटरी (जे. पी. एल.) द्वारा प्लैनेटरी ग्रैंड टूर के रूप में जानी जाने वाली एक अवधारणा विकसित की गई थी। यदि मिशन 1976 या 1977 में लॉन्च किया गया था, तो यह एक एकल अंतरिक्ष यान को क्षुद्रग्रह बेल्ट से आगे और बृहस्पति सहित प्रत्येक बाहरी ग्रह पर यात्रा करने की अनुमति देगा। हालांकि, इस बात पर अनिश्चितता थी कि क्या एक अंतरिक्ष यान क्षुद्रग्रह बेल्ट के माध्यम से गुजरने से बच सकता है, जहां माइक्रोमीटियोरॉइड इसे भौतिक नुकसान पहुंचा सकते हैं, या तीव्र जोवियन मैग्नेटोस्फेयर, जहां आवेशित कण संवेदनशील इलेक्ट्रॉनिक्स को नुकसान पहुंचा सकते हैं। अधिक महत्वाकांक्षी वायेजर मिशन भेजने से पहले इन प्रश्नों को हल करने के लिए, नासा और एम्स रिसर्च सेंटर ने बाहरी सौर मंडल के लिए पहले मानव रहित मिशन पर क्रमशः 3 मार्च, 1972 और 6 अप्रैल, 1973 को पायनियर 10 और पायनियर 11 की एक जोड़ी शुरू की। पायनियर 10 3 दिसंबर, 1973 को बृहस्पति प्रणाली तक पहुंचने वाला पहला अंतरिक्ष यान बन गया। यह आईओ के भीतर से गुजरा। पायनियर 10 के आईओ के उड़ान के दौरान, अंतरिक्ष यान ने एस-बैंड संकेत प्रसारित करके एक रेडियो गुप्त प्रयोग किया क्योंकि आईओ इसके और पृथ्वी के बीच से गुजरता था। रहस्योद्घाटन से पहले और बाद में संकेत के थोड़े क्षीण होने से पता चला कि आईओ में एक आयनमंडल था, जो 1 बार के दबाव के साथ एक पतले वायुमंडल की उपस्थिति का सुझाव देता है, हालांकि संरचना निर्धारित नहीं की गई थी। शनि के चंद्रमा टाइटन के बाद किसी बाहरी ग्रह के चंद्रमा के आसपास खोजा जाने वाला यह दूसरा वायुमंडल था। पायनियर के इमेजिंग फोटोपोलरीमीटर का उपयोग करके क्लोज-अप छवियों की भी योजना बनाई गई थी, लेकिन उच्च विकिरण वातावरण के कारण खो गई थी। पायनियर 10 ने Io.Pioneer 11 की कक्षा में एक हाइड्रोजन आयन टोरस की भी खोज की, जो लगभग एक साल बाद 2 दिसंबर, 1974 को आईओ के भीतर बृहस्पति प्रणाली का सामना कर रहा था। पायनियर 11 ने आईओ की पहली अंतरिक्ष यान छवि प्रदान की, जो आईओ के उत्तरी ध्रुवीय क्षेत्र पर एक प्रति पिक्सेल फ्रेम (डी 7) है। इस कम-रिज़ॉल्यूशन वाली छवि से आईओ की सतह पर काले धब्बे दिखाई दिए जो ऑडोइन डॉलफस द्वारा मानचित्रों में संकेत दिए गए थे। दोनों अग्रदूतों के अवलोकन से पता चला कि बृहस्पति और आईओ एक विद्युत नाली द्वारा जुड़े हुए थे जिसे आईओ फ्लक्स ट्यूब के रूप में जाना जाता है, जिसमें बृहस्पति के ध्रुवों से उपग्रह तक चलने वाली चुंबकीय क्षेत्र रेखाएं होती हैं। बृहस्पति के साथ पायनियर 11 के निकट मुठभेड़ ने अंतरिक्ष यान को पृथ्वी के वैन एलन बेल्ट के समान बृहस्पति के तीव्र विकिरण बेल्ट की खोज करने की अनुमति दी। आवेशित कण प्रवाह में शिखरों में से एक आइओ की कक्षा के पास पाया गया था। आईओ के साथ दोनों अग्रदूतों के मुठभेड़ों के दौरान रेडियो ट्रैकिंग ने चंद्रमा के द्रव्यमान का एक बेहतर अनुमान प्रदान किया। यह आईओ के गुरुत्वाकर्षण के प्रभाव के कारण दो जांचों के प्रक्षेपवक्र में मामूली परिवर्तनों का विश्लेषण करके और विचलन उत्पन्न करने के लिए आवश्यक द्रव्यमान की गणना करके पूरा किया गया था। जब इस अनुमान को आईओ के आकार पर सबसे अच्छी उपलब्ध जानकारी के साथ जोड़ा गया, तो आईओ में चार गैलीलियन उपग्रहों का उच्चतम घनत्व पाया गया और बृहस्पति से बढ़ती दूरी के साथ चार गैलीलियन उपग्रहों का घनत्व नीचे की ओर बढ़ गया। आइओ का उच्च घनत्व (3.5 ग्राम/सेमी3) इंगित करता है कि यह मुख्य रूप से पानी की बर्फ के बजाय सिलिकेट चट्टान से बना था। पायनियर मुठभेड़ों के बाद और 1979 में वायेजर फ्लाई-बाय तक की अगुवाई में, आईओ और अन्य गैलीलियन उपग्रहों में रुचि बढ़ी, ग्रह विज्ञान और खगोल विज्ञान समुदायों ने नवंबर 1974 में रेडियो, दृश्य और अवरक्त खगोलविदों द्वारा समर्पित आईओ टिप्पणियों के एक सप्ताह का आयोजन किया, जिसे "आईओ वीक" के रूप में जाना जाता है। 1970 के दशक के मध्य के दौरान पृथ्वी से और अग्रदूतों द्वारा आईओ की नई टिप्पणियों ने इसके सतह रसायन विज्ञान और गठन के बारे में सोचने में एक प्रतिमान बदलाव का कारण बना। पायनियर 10 द्वारा पाए गए चार गैलीलियन उपग्रहों के घनत्व में प्रवृत्ति ने सुझाव दिया कि उपग्रह एक ढहने वाली नीहारिका के हिस्से के रूप में बने, जैसे कि पूरे सौर मंडल में जो हुआ उसका एक लघु संस्करण। प्रारंभिक गर्म बृहस्पति ने आइओ और यूरोपा की कक्षाओं में पानी के संघनन को रोक दिया, जिससे उन पिंडों में बाहरी दो चंद्रमाओं की तुलना में अधिक घनत्व था। आईओ और उसके आसपास के स्थान से परावर्तित प्रकाश के स्पेक्ट्रोस्कोपिक माप 1970 के दशक के दौरान बढ़ते वर्णक्रमीय संकल्प के साथ किए गए थे, जो इसकी सतह संरचना में नई अंतर्दृष्टि प्रदान करते थे। अन्य टिप्पणियों ने सुझाव दिया कि आयो की सतह पर सोडियम लवण और सल्फर से बने वाष्पीकरण का प्रभुत्व था। यह अन्य गैलीलियन उपग्रहों के विपरीत, इसकी सतह पर या इसके आंतरिक भाग में पानी की बर्फ की कमी के साथ सुसंगत था। 560 एनएम के पास एक अवशोषण बैंड की पहचान खनिज हेलाइट के विकिरण-क्षतिग्रस्त रूप के साथ की गई थी। ऐसा माना जाता था कि आयो की सतह पर खनिज के भंडार आयो के आसपास सोडियम परमाणुओं के बादल की उत्पत्ति थे, जो ऊर्जावान-कण स्पटरिंग के माध्यम से बनाए गए थे। 1970 के दशक में मध्य-अवरक्त स्पेक्ट्रम में आईओ के तापीय विकिरण के मापन ने परस्पर विरोधी परिणाम दिए जिन्हें 1979 में वायेजर 1 द्वारा सक्रिय ज्वालामुखी की खोज के बाद तक सटीक रूप से समझाया नहीं गया था। अन्य गैलीलियन उपग्रहों की तुलना में एक विसंगत रूप से उच्च तापीय प्रवाह, 10 माइक्रोन की अवरक्त तरंग दैर्ध्य पर देखा गया था जब आइओ बृहस्पति की छाया में था। उस समय, इस ऊष्मा प्रवाह का कारण यूरोपा और गैनीमेड की तुलना में सतह की ऊष्मीय जड़ता बहुत अधिक थी। ये परिणाम 20 माइक्रोन की तरंग दैर्ध्य पर लिए गए मापों से काफी अलग थे, जो सुझाव देते थे कि आईओ के सतह के गुण अन्य गैलीलियन उपग्रहों के समान थे। नासा के शोधकर्ताओं ने 20 फरवरी, 1978 को 5 माइक्रोन पर आइओ के तापीय उत्सर्जन में तेज वृद्धि देखी, संभवतः उपग्रह और बृहस्पति के मैग्नेटोस्फेयर के बीच एक बातचीत के कारण, हालांकि ज्वालामुखी से इंकार नहीं किया गया था। वायेजर 1 मुठभेड़ से कुछ दिन पहले, स्टेन पील, पैट्रिक कैसन और आर. टी. रेनॉल्ड्स ने जर्नल साइंस में एक पेपर प्रकाशित किया जिसमें एक ज्वालामुखीय रूप से संशोधित सतह और एक अलग आंतरिक भाग की भविष्यवाणी की गई थी, जिसमें एक सजातीय मिश्रण के बजाय अलग-अलग प्रकार की चट्टानें थीं। उन्होंने इस भविष्यवाणी को आईओ के आंतरिक मॉडल पर आधारित किया, जो आईओ पर बृहस्पति के अलग-अलग ज्वारीय खिंचाव से उत्पन्न गर्मी की भारी मात्रा को ध्यान में रखता है, जिसके परिणामस्वरूप आईओ के लाप्लास अनुनाद के साथ यूरोपा और गैनीमेड अपनी कक्षा को गोलाकार नहीं होने देते हैं। उनकी गणनाओं ने सुझाव दिया कि एक सजातीय आंतरिक के साथ एक आईओ के लिए उत्पन्न गर्मी की मात्रा अकेले रेडियोधर्मी समस्थानिक क्षय से उत्पन्न गर्मी की मात्रा से तीन गुना अधिक होगी। यह प्रभाव एक विभेदक आई. ओ. के साथ और भी अधिक होगा। वायेजर युगः उच्च-रिज़ॉल्यूशन इमेजिंग का उपयोग करके आईओ की पहली क्लोज-अप जांच क्रमशः 5 सितंबर और 20 अगस्त, 1977 को लॉन्च किए गए जुड़वां जांच, वायेजर 1 और वायेजर 2 द्वारा की गई थी। ये दोनों अंतरिक्ष यान 1970 और 1980 के दशक के अंत में मिशनों की एक श्रृंखला के माध्यम से विशाल बाहरी ग्रहों का पता लगाने के लिए नासा और जे. पी. एल. के वायेजर कार्यक्रम का हिस्सा थे। यह पहले की प्लेनेटरी ग्रैंड टूर अवधारणा का एक छोटा संस्करण था। दोनों जांचों में पिछले पायनियर मिशनों की तुलना में अधिक परिष्कृत उपकरण थे, जिसमें एक कैमरा भी शामिल था जो बहुत अधिक रिज़ॉल्यूशन वाली छवियां लेने में सक्षम था। बृहस्पति के गैलीलियन चंद्रमाओं की भूवैज्ञानिक विशेषताओं के साथ-साथ बृहस्पति की बादल विशेषताओं को देखने के लिए यह महत्वपूर्ण था। उनके पास दूर-पराबैंगनी से मध्य-अवरक्त तक एक संयुक्त वर्णक्रमीय सीमा के साथ स्पेक्ट्रोमीटर भी थे, जो आईओ की सतह और वायुमंडलीय संरचना की जांच करने और इसकी सतह पर तापीय उत्सर्जन स्रोतों की खोज के लिए उपयोगी थे। वायेजर 1 मार्च 1979 में बृहस्पति प्रणाली का सामना करने वाले दो जांचों में से पहला था। फरवरी के अंत और मार्च 1979 की शुरुआत में बृहस्पति के पास पहुंचने पर, वायेजर इमेजिंग वैज्ञानिकों ने देखा कि आईओ अन्य गैलीलियन उपग्रहों से अलग दिखाई दिया। इसकी सतह नारंगी रंग की थी और काले धब्बों से चिह्नित थी, जिन्हें शुरू में प्रभाव गड्ढों के स्थलों के रूप में व्याख्या की गई थी। सबसे दिलचस्प विशेषताओं में से एक दिल के आकार की, काली अंगूठी थी जो बाद में ज्वालामुखी पेले के प्लूम जमा के रूप में सामने आई। पराबैंगनी स्पेक्ट्रोमीटर (यूवीएस) के आंकड़ों से आईओ की कक्षा में सल्फर आयनों से बने प्लाज्मा के एक टोरस का पता चला, लेकिन यह बृहस्पति के चुंबकीय क्षेत्र की भूमध्य रेखा से मेल खाने के लिए झुका हुआ था। कम ऊर्जा वाले आवेशित कण (एल. ई. सी. पी.) डिटेक्टर ने बृहस्पति के मैग्नेटोस्फेयर में प्रवेश करने से पहले सोडियम, सल्फर और ऑक्सीजन आयनों की धाराओं का सामना किया, ऐसी सामग्री जिसके बारे में एल. ई. सी. पी. विज्ञान दल को संदेह था कि यह आई. ओ. से उत्पन्न हुई थी। आईओ के साथ वायेजर 1 के टकराव से कुछ घंटे पहले, अंतरिक्ष यान ने उपग्रह के प्रमुख गोलार्ध (बृहस्पति के चारों ओर चंद्रमा की गति की दिशा का सामना करने वाला पक्ष) पर कम से कम प्रति पिक्सेल के रिज़ॉल्यूशन के साथ एक वैश्विक मानचित्र के लिए छवियां प्राप्त कीं, जो उप-जोवियन गोलार्ध (आईओ के "निकट" पक्ष) के कुछ हिस्सों पर प्रति पिक्सेल से भी कम थीं। दृष्टिकोण के दौरान लौटी गई छवियों से चंद्रमा, मंगल और बुध जैसे अन्य ग्रहों की सतहों के विपरीत, प्रभाव वाले गड्ढों से रहित एक अजीब, बहु-रंगीन परिदृश्य का पता चला। पहले की छवियों में काले धब्बे उन अन्य दुनियाओं पर देखे गए प्रभाव गड्ढों की तुलना में ज्वालामुखीय काल्डेरा से अधिक मिलते-जुलते थे। आयो की सतह की विषमता से स्तब्ध, वायेजर इमेजिंग वैज्ञानिक लॉरेंस सोडरब्लॉम ने एक पूर्व-मुठभेड़ प्रेस कॉन्फ्रेंस में मजाक में कहा, "यह हम सभी को पता चल गया है। [आइओ] सल्फेट और सल्फर और लवण से लेकर सभी प्रकार की अजीब चीजों के पतले कैंडी के गोले से ढका हुआ है।" 5 मार्च, 1979 को, वायेजर 1 ने अपने दक्षिणी ध्रुव से कुछ दूरी पर वायेजर मिशन के आईओ के साथ निकटतम मुठभेड़ की। मुठभेड़ की निकट दूरी ने वायेजर को प्रति पिक्सेल से कम के सर्वोत्तम रिज़ॉल्यूशन के साथ आईओ के उप-जोवियन और दक्षिण ध्रुवीय क्षेत्रों की छवियां प्राप्त करने की अनुमति दी। दुर्भाग्य से, उच्च विकिरण वातावरण के कारण वॉयेजर्स की आंतरिक घड़ी के साथ समस्याओं के परिणामस्वरूप कई क्लोज-अप छवियां स्मीयर द्वारा सीमित थीं, जिससे वॉयेजर्स स्कैन प्लेटफॉर्म के लक्ष्यों के बीच आगे बढ़ने के दौरान आईओ के कुछ संकीर्ण-कोण-कैमरा एक्सपोजर प्राप्त हुए। उच्चतम-रिज़ॉल्यूशन छवियों में एक अपेक्षाकृत युवा सतह दिखाई दी जो अजीब आकार के गड्ढों से विरामित थी जो गड्ढों, माउंट एवरेस्ट से लंबे पहाड़ों और ज्वालामुखीय लावा प्रवाह से मिलती-जुलती विशेषताओं को प्रभावित करने की तुलना में ज्वालामुखीय काल्डेरों के समान दिखाई देती थी। अधिकांश सतह चिकनी, परतदार मैदानों में ढकी हुई थी, जिसमें विभिन्न परतों के बीच सीमा को चिह्नित करने वाले स्कार्प थे। यहां तक कि उच्चतम रिज़ॉल्यूशन छवियों में भी, कोई प्रभाव गड्ढे नहीं देखे गए, यह सुझाव देते हुए कि वर्तमान ज्वालामुखी गतिविधि द्वारा आईओ की सतह को नियमित रूप से नवीनीकृत किया जा रहा था। आईओ के खंभों में से एक पर मुठभेड़ ने वायेजर 1 को सीधे आईओ फ्लक्स ट्यूब के किनारे का नमूना लेने की अनुमति दी, जिससे 5 एम्पीयर का तीव्र विद्युत प्रवाह मिला। वायेजर के कैमरों के रंग डेटा से पता चला कि आयोनियन सतह पर सल्फर और सल्फर डाइऑक्साइड () हिम का प्रभुत्व था। विभिन्न सतह के रंगों को अलग-अलग सल्फर एलोट्रोप के अनुरूप माना जाता था, जो तरल सल्फर को अलग-अलग तापमान पर गर्म करने, इसके रंग और चिपचिपाहट को बदलने के कारण होता था। 8 मार्च, 1979 को, बृहस्पति को पार करने के तीन दिन बाद, वायेजर 1 ने बृहस्पति के चंद्रमाओं की तस्वीरें लीं ताकि मिशन नियंत्रकों को अंतरिक्ष यान के सटीक स्थान का निर्धारण करने में मदद मिल सके, एक प्रक्रिया जिसे ऑप्टिकल नेविगेशन कहा जाता है। पृष्ठभूमि सितारों की दृश्यता बढ़ाने के लिए आईओ की छवियों को संसाधित करते समय, नेविगेशन इंजीनियर लिंडा मोराबितो ने चंद्रमा के अंग के साथ एक लंबा बादल पाया। सबसे पहले, उसे संदेह था कि बादल आईओ के पीछे एक चंद्रमा है, लेकिन उस स्थान पर कोई उपयुक्त आकार का पिंड नहीं होगा। इस विशेषता को एक गहरे अवसाद में सक्रिय ज्वालामुखी द्वारा उत्पन्न एक प्लूम के रूप में निर्धारित किया गया था जिसे बाद में पेले नाम दिया गया था, यह विशेषता एक काले, पदचिह्न के आकार की अंगूठी से घिरी हुई है जिसे दृष्टिकोण छवियों में देखा जाता है। वायेजर 1 की अन्य छवियों के विश्लेषण से पता चलता है कि सतह पर ऐसे नौ प्लूम बिखरे हुए हैं, जो साबित करते हैं कि आईओ ज्वालामुखीय रूप से सक्रिय था। वायेजर 1 पर इन्फ्रारेड इंटरफेरोमीटर स्पेक्ट्रोमीटर (आई. आर. आई. एस.) ने कई स्रोतों से तापीय उत्सर्जन की खोज की, जो शीतलन लावा का संकेत है। इससे पता चला कि आइओ की सतह पर दिखाई देने वाले कुछ लावा प्रवाह सक्रिय थे। आई. आर. आई. एस. ने लोकी प्लूम के भीतर गैसीय को भी मापा, जो आई. ओ. पर वातावरण के लिए अतिरिक्त प्रमाण प्रदान करता है। इन परिणामों ने पील और अन्य लोगों द्वारा की गई भविष्यवाणी की पुष्टि की। मुलाकात से कुछ समय पहले। वायेजर 2 ने 9 जुलाई, 1979 को यूरोपा और गैनीमेड की कक्षाओं के बीच बृहस्पति के पास पहुँचते हुए आयो को पार किया। हालांकि यह वायेजर 1 के रूप में लगभग आईओ के करीब नहीं पहुंचा, दोनों अंतरिक्ष यान द्वारा ली गई छवियों के बीच तुलना में कई सतह परिवर्तन दिखाई दिए जो मुठभेड़ों के बीच चार महीनों में हुए थे, जिसमें एटेन पटेरा और सुर्त में नए प्लूम जमा शामिल थे। वायेजर 1 मुठभेड़ के दौरान पेले प्लूम डिपॉजिट का आकार हृदय के आकार से बदलकर वायेजर 2 उड़ान के दौरान अंडाकार हो गया था। लोकी पटेरा के दक्षिणी भाग में फैले हुए प्लूम जमा और अतिरिक्त काले रंग की सामग्री के वितरण में परिवर्तन देखा गया, जो वहां ज्वालामुखी विस्फोट का परिणाम था। वायेजर 1 द्वारा सक्रिय ज्वालामुखीय प्लूम की खोज के परिणामस्वरूप, आईओ के प्लूम की निगरानी के लिए वायेजर 2 मुठभेड़ के प्रस्थान चरण में दस घंटे की "आईओ ज्वालामुखी निगरानी" जोड़ी गई थी। इस निगरानी अभियान के दौरान आईओ के अर्धचंद्र के अवलोकन से पता चला कि मार्च में देखे गए नौ प्लूमों में से सात जुलाई 1979 में अभी भी सक्रिय थे, जिसमें केवल ज्वालामुखी पेले फ्लाईबाई के बीच बंद हो गया था (वॉलंड में निरंतर गतिविधि की पुष्टि करने के लिए कोई छवि उपलब्ध नहीं थी), और कोई नया प्लूम नहीं देखा गया था। देखे गए प्लुम्स (अमीरानी, माउई, मासुबी और लोकी) के नीले रंग ने सुझाव दिया कि उनसे परावर्तित प्रकाश लगभग 1 माइक्रोन व्यास के महीन दाने वाले कणों से आता है। वायेजर मुठभेड़ों के ठीक बाद, स्वीकृत सिद्धांत यह था कि आइओ का लावा प्रवाह सल्फरस यौगिकों से बना था। यह ज्वालामुखीय इलाकों के रंग और आई. आर. आई. एस. उपकरण द्वारा मापे गए कम तापमान पर आधारित था (हालांकि आई. आर. आई. एस. सक्रिय सिलिकेट ज्वालामुखी से जुड़े उच्च तापमान के प्रति संवेदनशील नहीं था, जहां निकट-अवरक्त में तापीय उत्सर्जन चरम पर था)। हालांकि, 1980 और 1990 के दशक में पृथ्वी-आधारित अवरक्त अध्ययनों ने प्रतिमान को मुख्य रूप से सल्फर ज्वालामुखी से एक में स्थानांतरित कर दिया जहां सिलिकेट ज्वालामुखी हावी है, और सल्फर एक माध्यमिक भूमिका में कार्य करता है। 1986 में, आईओ के प्रमुख गोलार्ध पर एक उज्ज्वल विस्फोट के माप से सल्फर के क्वथनांक से अधिक तापमान का पता चला, जो कम से कम आईओ के कुछ लावा प्रवाह के लिए एक सिलिकेट संरचना का संकेत देता है। 1979 में दो वायेजर मुठभेड़ों के बीच सुर्त विस्फोट में और 1978 में नासा के शोधकर्ताओं द्वारा देखे गए विस्फोट में इसी तरह का तापमान देखा गया था। इसके अलावा, आइओ पर सिलिकेट लावा प्रवाह के मॉडलिंग ने सुझाव दिया कि वे तेजी से ठंडा हो जाते हैं, जिससे उनके तापीय उत्सर्जन में कम तापमान घटकों का प्रभुत्व होता है, जैसे कि ठोस प्रवाह, वास्तविक विस्फोट तापमान के पास अभी भी पिघले हुए लावा से ढके छोटे क्षेत्रों के विपरीत। पृथ्वी-आधारित प्रेक्षणों से प्राप्त स्पेक्ट्रा ने आईओ की सतह पर महत्वपूर्ण घनत्व भिन्नताओं के साथ आईओ में एक वायुमंडल की उपस्थिति की पुष्टि की। इन मापों से पता चलता है कि आयो का वायुमंडल या तो सल्फर डाइऑक्साइड पाले के उत्परिवर्तन से, या ज्वालामुखीय छिद्रों में गैसों के विस्फोट से, या दोनों से उत्पन्न हुआ था। गैलीलियो युगः बृहस्पति के लिए नासा के अगले मिशन की योजना 1977 में शुरू हुई, जैसे ही दो वायेजर प्रोब लॉन्च किए गए थे। इससे पहले के सभी मिशनों की तरह बृहस्पति प्रणाली की उड़ान भरने के बजाय, गैलीलियो अंतरिक्ष यान ग्रह और आयो सहित इसके कई चंद्रमाओं के निकट अवलोकन करने के साथ-साथ एक जोवियन वायुमंडलीय जांच करने के लिए बृहस्पति की परिक्रमा करेगा। मूल रूप से 1982 में स्पेस शटल के माध्यम से लॉन्च होने के लिए निर्धारित किया गया था, शटल और ऊपरी चरण के मोटर के साथ विकास के मुद्दों के परिणामस्वरूप देरी ने लॉन्च को पीछे धकेल दिया, और 1986 में चैलेंजर आपदा ने गैलीलियो के प्रक्षेपण में और भी देरी कर दी। अंत में, 18 अक्टूबर, 1989 को गैलीलियो ने शटल अटलांटिस पर सवार होकर अपनी यात्रा शुरू की। बृहस्पति के रास्ते में, उच्च लाभ वाला एंटीना, अंतरिक्ष यान को शटल कार्गो बे में फिट करने की अनुमति देने के लिए एक छतरी की तरह मुड़ा हुआ, पूरी तरह से खुलने में विफल रहा। शेष मिशन के लिए, अंतरिक्ष यान से डेटा को कम लाभ वाले एंटीना का उपयोग करके बहुत कम डेटा दर पर पृथ्वी पर वापस भेजना होगा। इस झटके के बावजूद, गैलीलियो में अपलोड किए गए डेटा संपीड़न एल्गोरिदम ने इसे बृहस्पति पर अपने अधिकांश विज्ञान लक्ष्यों को पूरा करने की अनुमति दी। गैलीलियो पृथ्वी से छह साल की यात्रा के बाद 7 दिसंबर, 1995 को बृहस्पति पर पहुंचा, जिसके दौरान उसने बृहस्पति तक अपनी कक्षा को बढ़ावा देने के लिए शुक्र और पृथ्वी के साथ गुरुत्वाकर्षण सहायता का उपयोग किया। गैलीलियोस जुपिटर ऑर्बिट इंसर्शन पैंतरेबाज़ी से कुछ समय पहले, अंतरिक्ष यान ने अपने नाममात्र के मिशन के एकमात्र लक्षित फ्लाईबाई का प्रदर्शन किया। उच्च-रिज़ॉल्यूशन छवियों की योजना मूल रूप से मुठभेड़ के दौरान बनाई गई थी, लेकिन अंतरिक्ष यान के टेप रिकॉर्डर के साथ समस्याएं, जिनका उपयोग पृथ्वी पर बाद में प्लेबैक के लिए मुठभेड़ों के दौरान लिए गए डेटा को सहेजने के लिए किया जाता था, गैलीलियो वायुमंडलीय जांच डेटा की सुरक्षित रिकॉर्डिंग सुनिश्चित करने के लिए फ्लाईबाई अनुसूची से उच्च-डेटा-दर टिप्पणियों को हटाने की आवश्यकता थी। इस मुठभेड़ ने कम डेटा दर प्रयोगों से महत्वपूर्ण परिणाम दिए। गैलीलियोस रेडियो संकेत के डॉपलर शिफ्ट के विश्लेषण से पता चला है कि आईओ को एक बड़े लोहे के कोर के साथ अलग किया जाता है, जो आंतरिक सौर मंडल के चट्टानी ग्रहों में पाए जाने वाले लोहे के कोर के समान है। मुठभेड़ से मैग्नेटोमीटर डेटा, एक लोहे के कोर की खोज के साथ संयुक्त, सुझाव दिया कि आईओ में एक चुंबकीय क्षेत्र हो सकता है। आयो की कक्षा के पास बृहस्पति की तीव्र विकिरण पट्टियों ने गैलीलियो को 1999 में पहले विस्तारित मिशन के अंत तक यूरोपा की कक्षा के करीब नहीं आने के लिए मजबूर किया। क्लोज-अप इमेजिंग और यांत्रिक समस्याओं की कमी के बावजूद, जिन्होंने वापस किए गए डेटा की मात्रा को बहुत सीमित कर दिया था, आईओ में कई महत्वपूर्ण खोज गैलीलियो के दो साल के प्राथमिक मिशन के दौरान की गई थीं। पहली कई कक्षाओं के दौरान, गैलीलियो ने 17 साल पहले वायेजर के सामना करने के बाद से हुए सतह परिवर्तनों की खोज में आईओ का मानचित्रण किया। इसमें एक नए लावा प्रवाह, ज़मामा की उपस्थिति और प्रोमेथियस प्लूम को पश्चिम की ओर स्थानांतरित करना, प्रोमेथियस में एक नए लावा प्रवाह के अंत पर नज़र रखना शामिल था। गैलीलियो की पहली कक्षा से शुरू करते हुए, अंतरिक्ष यान का कैमरा, सॉलिड-स्टेट इमेजर (एसएसआई), आईओ की प्रति कक्षा में एक या दो चित्र लेना शुरू कर दिया, जब चंद्रमा बृहस्पति की छाया में था। इसने गैलीलियो को अपनी सतह पर तापीय उत्सर्जन स्रोतों का निरीक्षण करके आईओ पर उच्च तापमान वाली ज्वालामुखी गतिविधि की निगरानी करने की अनुमति दी। इसी ग्रहण छवियों ने गैलीलियो वैज्ञानिकों को आइओ के वायुमंडल और ज्वालामुखीय प्लूम के बीच आईओ फ्लक्स ट्यूब और प्लाज्मा टोरस के साथ बातचीत से उत्पन्न ऑरोरा का निरीक्षण करने की अनुमति दी। गैलीलियो की नौवीं कक्षा के दौरान, अंतरिक्ष यान ने पिल्लन पटेरा में एक बड़े विस्फोट का निरीक्षण किया, जिसमें उच्च तापमान वाले तापीय उत्सर्जन और एक नए ज्वालामुखीय प्लूम का पता चला। पिल्लन और अन्य ज्वालामुखियों में देखे गए तापमान ने पुष्टि की कि आईओ पर ज्वालामुखी विस्फोट में मैग्नीशियम से भरपूर मैफिक और अल्ट्रामैफिक संरचनाओं के साथ सिलिकेट लावा होते हैं, जिसमें सल्फर और सल्फर डाइऑक्साइड जैसे वाष्पशील पृथ्वी पर पानी और कार्बन डाइऑक्साइड के समान भूमिका निभाते हैं। निम्नलिखित कक्षा के दौरान, गैलीलियो ने पाया कि स्तंभ ऑर्थोपायरोक्सिन जैसे सिलिकेट खनिजों से बने एक नए, गहरे पायरोक्लास्टिक जमा से घिरा हुआ था। नियर-इन्फ्रारेड मैपिंग स्पेक्ट्रोमीटर (एन. आई. एम. एस.) ने प्राथमिक मिशन के दौरान कई मौकों पर आई. ओ. का अवलोकन किया, इसके ज्वालामुखीय तापीय उत्सर्जन और सल्फर डाइऑक्साइड फ्रॉस्ट के वितरण का मानचित्रण किया, जिसके अवशोषण बैंड आई. ओ. के नियर-इन्फ्रारेड स्पेक्ट्रम पर हावी हैं। दिसंबर 1997 में, नासा ने गैलीलियो के लिए एक विस्तारित मिशन को मंजूरी दी जिसे गैलीलियो यूरोपा मिशन के रूप में जाना जाता है, जो प्राथमिक मिशन की समाप्ति के बाद दो साल तक चला। इस विस्तारित मिशन का ध्यान एक संभावित उप-सतह जल महासागर के नए साक्ष्य की खोज के लिए सात अतिरिक्त उड़ानों के साथ यूरोपा में की गई खोजों पर अनुवर्ती कार्रवाई करना था। मई 1999 में शुरू करते हुए, गैलीलियो ने अपने पेरियाप्स को कम करने के लिए कैलिस्टो के साथ चार फ्लाईबाई (20 से 23) का उपयोग किया, जिससे 1999 के अंत में दो बार आईओ द्वारा उड़ान भरने का मौका मिला। गैलीलियो की 21वीं कक्षा के दौरान, इसने एंटी-जोवियन गोलार्ध (आईओ का "दूर" पक्ष) का एक तीन-रंगीन, वैश्विक मोज़ेक प्राप्त किया, जो आईओ का अब तक का उच्चतम रिज़ॉल्यूशन अवलोकन है। यह मोज़ेक वायेजर 1 द्वारा प्राप्त कवरेज का पूरक था, जिसका उच्चतम रिज़ॉल्यूशन अवलोकन आईओ के उप-जोवियन गोलार्ध को कवर करता था। 1999 के अंत में, 11 अक्टूबर और 26 नवंबर को गैलीलियो के दो उड़ानों ने आयो के एंटी-जोवियन गोलार्ध पर विभिन्न ज्वालामुखियों और पहाड़ों की उच्च-रिज़ॉल्यूशन छवियां और स्पेक्ट्रा प्रदान किए। कैमरे को पहली मुठभेड़ के दौरान बड़े पैमाने पर उपयोग किए जाने वाले इमेज मोड के साथ एक समस्या का सामना करना पड़ा, जिससे ली गई अधिकांश छवियां अत्यधिक खराब हो गईं (हालांकि इनमें से कुछ छवियों को आंशिक रूप से पुनर्प्राप्त करने के लिए एक सॉफ्टवेयर एल्गोरिदम विकसित किया गया था)। एन. आई. एम. एस. को आई. ओ. के पास उच्च-विकिरण वातावरण के कारण भी समस्याएं थीं, एक हार्डवेयर विफलता का सामना करना पड़ा जिसने इसके द्वारा नमूने लिए गए निकट-अवरक्त तरंग दैर्ध्य की संख्या को सीमित कर दिया। अंत में, इमेजिंग कवरेज कम-डेटा दर प्लेबैक (गैलीलियो को प्रत्येक मुठभेड़ के दिनों से प्रत्येक कक्षा के अपोप्स चरण पर हफ्तों बाद तक डेटा संचारित करने के लिए मजबूर करना) द्वारा सीमित था, और एक घटना द्वारा जब विकिरण ने अंतरिक्ष यान के कंप्यूटर को रीसेट करने के लिए मजबूर किया और नवंबर 1999 के मुठभेड़ के दौरान इसे सुरक्षित मोड में डाल दिया। फिर भी, गैलीलियो ने नवंबर के उड़ान के दौरान त्वश्तार पटेरे में एक विस्फोट की कल्पना की, जिसमें लावा के फव्वारों का एक लंबा और ऊँचा पर्दा देखा गया। 22 फरवरी, 2000 को एक अतिरिक्त मुठभेड़ की गई। गैलीलियो के रिमोट सेंसिंग उपकरणों में कोई नई त्रुटियां नहीं होने, कोई सुरक्षित घटना नहीं होने और अगले उपग्रह मुठभेड़ से पहले उड़ान भरने के बाद अधिक समय होने के कारण, गैलीलियो अधिक डेटा प्राप्त करने और वापस भेजने में सक्षम था। इसमें प्रोमेथियस, अमीरानी और त्वश्तार में लावा प्रवाह दर की जानकारी, चाक पटेरा की बहुत उच्च रिज़ॉल्यूशन इमेजिंग और बुलिकेम रिजियो में स्तरित इलाके और कामाक्स्टली पटेरा, जल पटेरा और शम्शु पटेरा के आसपास के पहाड़ों और स्थलाकृति का मानचित्रण शामिल था। फरवरी 2000 के मुठभेड़ के बाद, बृहस्पति पर गैलीलियो के मिशन को गैलीलियो मिलेनियम मिशन के साथ दूसरी और अंतिम बार बढ़ाया गया था। इस विस्तारित मिशन का केंद्र गैलीलियो और कैसिनी दोनों द्वारा जोवियन प्रणाली का संयुक्त अवलोकन था, जिसने 30 दिसंबर, 2000 को शनि के रास्ते में बृहस्पति के एक दूर के उड़ान का प्रदर्शन किया। आइओ के संयुक्त अवलोकनों के दौरान खोजों ने त्वश्तार में एक नए प्लूम का खुलासा किया और आइओ के ऑरोरा में अंतर्दृष्टि प्रदान की। कैसिनी फ्लाईबाई के दौरान गैलीलियो द्वारा दूरस्थ इमेजिंग से एक नए लाल रिंग प्लूम डिपॉजिट का पता चला, जो पेले के आसपास के समान था, तवाश्टार के आसपास, जो इस प्रकार के पहले में से एक है जो आईओ के ध्रुवीय क्षेत्रों में देखा गया था, हालांकि गैलीलियो ने बाद में अगस्त 2001 में डैज़बॉग पटेरा के आसपास इसी तरह के डिपॉजिट का निरीक्षण किया। गैलीलियो मिलेनियम मिशन के दौरान गैलीलियो ने 6 अगस्त और 16 अक्टूबर, 2001 और 17 जनवरी, 2002 को आईओ के तीन अतिरिक्त उड़ानों का प्रदर्शन किया। 2001 में दोनों मुठभेड़ों ने गैलीलियो को आईओ के ध्रुवीय क्षेत्रों को करीब से देखने की अनुमति दी, हालांकि अगस्त 2001 के फ्लाईबाई से इमेजिंग एक कैमरा खराबी के कारण खो गई थी। मैग्नेटोमीटर के आंकड़ों ने पुष्टि की कि आईओ में एक आंतरिक चुंबकीय क्षेत्र की कमी थी, हालांकि 2009 में इस डेटा के बाद के विश्लेषण से आईओ के एस्थेनोस्फेयर में बृहस्पति के मैग्नेटोस्फेयर और एक सिलिकेट मैग्मा महासागर के बीच बातचीत से उत्पन्न एक प्रेरित चुंबकीय क्षेत्र के लिए सबूत सामने आए। अगस्त 2001 के फ्लाईबाई के दौरान, गैलीलियो ने नवगठित थोर ज्वालामुखीय प्लूम के बाहरी हिस्सों के माध्यम से उड़ान भरी, जिससे आईओ की ज्वालामुखीय सामग्री की संरचना का पहला प्रत्यक्ष मापन हुआ। अक्टूबर 2001 के मुठभेड़ के दौरान, गैलीलियो ने नए थोर विस्फोट स्थल, गिश बार पटेरा में एक प्रमुख नए लावा प्रवाह और पेले में लावा झील की कल्पना की। मुठभेड़ से पहले एक सुरक्षित घटना के कारण, जनवरी 2002 के उड़ान के लिए नियोजित लगभग सभी अवलोकन खो गए थे। संभावित यूरोपीय जीवमंडल के संभावित जैविक संदूषण को रोकने के लिए, गैलीलियो मिशन 23 सितंबर, 2003 को समाप्त हुआ जब अंतरिक्ष यान को जानबूझकर बृहस्पति में दुर्घटनाग्रस्त कर दिया गया था। गैलीलियो मिशन के अंत के बाद, खगोलविदों ने हवाई में केक दूरबीन और चिली में यूरोपीय दक्षिणी वेधशाला से अनुकूली प्रकाशिकी इमेजिंग के साथ-साथ हबल दूरबीन से इमेजिंग के साथ आईओ के सक्रिय ज्वालामुखियों की निगरानी जारी रखी है। इन तकनीकों का उपयोग तापीय उत्सर्जन का निरीक्षण करने और पेले और त्वास्तर जैसे ज्वालामुखियों पर गैसों की संरचना को मापने के लिए किया जाता है। फरवरी 2001 में केक दूरबीन से ली गई इमेजिंग से पता चला कि आधुनिक समय में देखा गया सबसे शक्तिशाली ज्वालामुखी विस्फोट, या तो आईओ पर या पृथ्वी पर, ज्वालामुखी सुर्त में हुआ। अगले दशक में ऑनलाइन आने वाले पृथ्वी-आधारित दूरबीन, जैसे कि मौना के वेधशाला में तीस मीटर दूरबीन, गैलीलियो के निकट-आई. आर. स्पेक्ट्रोमीटर द्वारा प्राप्त संकल्प के करीब, आई. ओ. के ज्वालामुखियों के अधिक विस्तृत अवलोकन प्रदान करेंगे। हबल पराबैंगनी, मिलीमीटर-तरंग, और आयो के वायुमंडल की भूमि-आधारित मध्य-अवरक्त टिप्पणियों ने उपग्रह की भूमध्य रेखा और उसके ध्रुवीय क्षेत्रों के साथ उज्ज्वल, पाले से ढके क्षेत्रों के बीच मजबूत घनत्व विषमताओं का खुलासा किया है, जो इस बात का और सबूत प्रदान करता है कि आयोनियन वातावरण आयो की सतह पर सल्फर डाइऑक्साइड पाले के उत्परिवर्तन द्वारा समर्थित है। न्यू होराइजन्स (2007) न्यू होराइजन्स अंतरिक्ष यान, प्लूटो और कुइपर बेल्ट के रास्ते में, 28 फरवरी, 2007 को बृहस्पति प्रणाली द्वारा उड़ान भरी, जो आईओ के करीब था। मुठभेड़ के दौरान, आईओ के कई दूरस्थ अवलोकन प्राप्त किए गए, जिसमें प्रति पिक्सेल के चरम रिज़ॉल्यूशन के साथ दृश्यमान इमेजिंग शामिल थी। गैलीलियो की तरह दिसंबर 2000 में मुठभेड़ के दौरान आईओ और कैसिनी के नवंबर 1999 के उड़ान के दौरान, न्यू होराइजन्स ने 1999 के लावा पर्दे के समान स्थान पर एक बड़े विस्फोट के दौरान त्वश्तार को पकड़ लिया। आईओ के उत्तरी ध्रुव से त्वश्तार की निकटता और इसके बड़े आकार के कारण, न्यू होराइजन्स से आईओ की अधिकांश छवियों ने त्वश्तार के ऊपर एक बड़ा प्लूम दिखाया, जो 1979 में पेले के प्लूम की टिप्पणियों के बाद से आयोनियन ज्वालामुखीय प्लूम के सबसे बड़े वर्ग का पहला विस्तृत अवलोकन प्रदान करता है। न्यू होराइजन्स ने एक विस्फोट के शुरुआती चरणों में गिररू पटेरा के पास एक ज्वालामुखी की छवियों को भी कैद किया, और कई ज्वालामुखी विस्फोटों से सतह में परिवर्तन जो गैलीलियो के बाद से हुए हैं, जैसे कि शांगो पटेरा, कुर्दालगॉन पटेरा और लर्ना रेजियो। मिथुन दूरबीन के साथ एक अध्ययन में पाया गया कि आईओ का एस. ओ. 2 वायुमंडल बृहस्पति के साथ ग्रहण के दौरान ढह जाता है। चन्द्रग्रहण के बाद की चमक, जो अतीत में कभी-कभी देखी गई है, कैसिनी अंतरिक्ष यान पर एक उपकरण का उपयोग करके निकट अवरक्त तरंग दैर्ध्य में पाई गई थी। जूनो अंतरिक्ष यान को 2011 में प्रक्षेपित किया गया था और 5 जुलाई, 2016 को बृहस्पति के चारों ओर की कक्षा में प्रवेश किया था। जूनोस मिशन मुख्य रूप से बृहस्पति के आंतरिक, चुंबकीय क्षेत्र, ऑरोरा और ध्रुवीय वातावरण के बारे में हमारी समझ को बेहतर बनाने पर केंद्रित है। बृहस्पति के ध्रुवीय क्षेत्रों को बेहतर ढंग से चिह्नित करने और ग्रह के कठोर आंतरिक विकिरण पट्टियों के संपर्क को सीमित करने के लिए, बृहस्पति के चंद्रमाओं के साथ निकट मुठभेड़ों को सीमित करने के लिए जूनोस की 54-दिवसीय कक्षा अत्यधिक झुकी हुई और अत्यधिक विलक्षण है। अपने प्राथमिक मिशन के दौरान, जो जून 2021 तक चलता है, जूनोस 17 फरवरी, 2020 को पेरिजोव 25 के दौरान 195,000 किलोमीटर की दूरी पर आयो के सबसे करीब आया, जिसने जे. आई. आर. ए. एम. के साथ निकट-अवरक्त स्पेक्ट्रोमेट्री प्राप्त की, जबकि आइओ बृहस्पति की छाया में था। जनवरी 2021 में, नासा ने आधिकारिक तौर पर जूनो मिशन को सितंबर 2025 तक बढ़ा दिया। जबकि जूनोस की अत्यधिक झुकी हुई कक्षा अंतरिक्ष यान को आयो और बृहस्पति के अन्य प्रमुख चंद्रमाओं के कक्षीय विमानों से बाहर रखती है, इसकी कक्षा पूर्वगामी हो रही है ताकि बृहस्पति के लिए इसका निकट दृष्टिकोण बिंदु बढ़ते अक्षांश पर हो और इसकी कक्षा का आरोही नोड प्रत्येक कक्षा के साथ बृहस्पति के करीब हो रहा है। यह कक्षीय विकास जूनो को विस्तारित मिशन के दौरान गैलीलियन उपग्रहों के साथ करीबी मुठभेड़ों की एक श्रृंखला करने की अनुमति देगा। 30 दिसंबर, 2023 और 3 फरवरी, 2024 को जूनोस विस्तारित मिशन के लिए आईओ के साथ दो करीबी मुठभेड़ों की योजना बनाई गई है, दोनों 1,500 किलोमीटर की ऊंचाई के साथ। जुलाई 2022 और मई 2025 के बीच 11,500 और 90,000 किलोमीटर के बीच की ऊंचाई वाले नौ अतिरिक्त मुठभेड़ों की भी योजना बनाई गई है। इन मुठभेड़ों का प्राथमिक लक्ष्य डॉपलर ट्रैकिंग का उपयोग करके आईओ के गुरुत्वाकर्षण क्षेत्र की हमारी समझ में सुधार करना और सतह परिवर्तनों की तलाश करने के लिए आईओ की सतह की छवि बनाना होगा क्योंकि आईओ को आखिरी बार 2007 में देखा गया था। कई कक्षाओं के दौरान, जूनो ने आईओ के ज्वालामुखियों से थर्मल उत्सर्जन की निगरानी के लिए ज्वालामुखीय प्लूम और जे. आई. आर. ए. एम., एक निकट-अवरक्त स्पेक्ट्रोमीटर और इमेजर की तलाश के लिए एक विस्तृत-कोण, दृश्य-प्रकाश कैमरे, जूनोकैम का उपयोग करके दूर से आईओ का अवलोकन किया है। जे. आई. आर. ए. एम. नियर-इन्फ्रारेड स्पेक्ट्रोस्कोपी ने अब तक आई. ओ. की सतह पर सल्फर डाइऑक्साइड फ्रॉस्ट के मोटे मानचित्रण के साथ-साथ 2,1 और 2.65 माइक्रोन पर सूरज की रोशनी को कमजोर रूप से अवशोषित करने वाले छोटे सतह घटकों के मानचित्रण की अनुमति दी है। भविष्य के मिशन जोवियन प्रणाली के लिए दो आगामी मिशनों की योजना बनाई गई है। जुपिटर आइसी मून एक्सप्लोरर (जे. यू. आई. सी. ई.) जोवियन प्रणाली के लिए एक नियोजित यूरोपीय अंतरिक्ष एजेंसी मिशन है जिसका उद्देश्य गैनीमेड कक्षा में समाप्त होना है। जे. यू. आई. सी. ई. का प्रक्षेपण 2022 के लिए निर्धारित है, जिसमें अक्टूबर 2029 के लिए बृहस्पति पर आगमन की योजना है। जेयूआईसीई आईओ द्वारा उड़ान नहीं भरेगा, लेकिन यह अपने उपकरणों का उपयोग करेगा, जैसे कि एक संकीर्ण-कोण कैमरा, आईओ की ज्वालामुखी गतिविधि की निगरानी करने और गैनीमेड कक्षा सम्मिलन से पहले मिशन के दो साल के बृहस्पति-यात्रा चरण के दौरान इसकी सतह संरचना को मापने के लिए। यूरोपा क्लिपर बृहस्पति के चंद्रमा यूरोपा पर केंद्रित जोवियन प्रणाली के लिए नासा का एक नियोजित मिशन है। जे. यू. आई. सी. ई. की तरह, यूरोपा क्लिपर आई. ओ. के किसी भी उड़ान का प्रदर्शन नहीं करेगा, लेकिन दूर के ज्वालामुखी निगरानी की संभावना है। यूरोपा क्लिपर ने प्रक्षेपण वाहन के आधार पर 2020 के दशक के अंत या 2030 के दशक की शुरुआत में बृहस्पति पर आगमन के साथ 2025 में प्रक्षेपण की योजना बनाई है। आईओ के लिए एक समर्पित मिशन, जिसे आईओ ज्वालामुखी पर्यवेक्षक (आईवीओ) कहा जाता है, को जुपिटर ऑर्बिटर के रूप में डिस्कवरी प्रोग्राम के लिए प्रस्तावित किया गया है जो साढ़े तीन वर्षों में आईओ के कम से कम दस उड़ानों का प्रदर्शन करेगा। 2020 में, 2019 डिस्कवरी मिशन कॉल के हिस्से के रूप में, आई. वी. ओ. को चरण ए अध्ययन जारी रखने के लिए चार मिशनों में से एक के रूप में चुना गया था। यदि उड़ान भरने के लिए चुना जाता है, तो यह अपने वैश्विक गर्मी प्रवाह, इसके प्रेरित चुंबकीय क्षेत्र, इसके लावा के तापमान और इसके वायुमंडल, ज्वालामुखीय प्लूम और लावा की संरचना को मापकर आयो के सक्रिय ज्वालामुखी और समग्र रूप से बृहस्पति प्रणाली पर प्रभाव का पता लगाएगा। अपनी प्राथमिक प्रक्षेपण खिड़की के साथ, यह जनवरी 2029 में प्रक्षेपित होगा और 2 अगस्त, 2033 को बृहस्पति पर पहुंचेगा। आई. ओ. संदर्भ आई. ओ. (चंद्रमा) अंतरिक्ष उड़ान की खोज और सौर मंडल की खोज का बृहस्पति ज्वालामुखी का अन्वेषण भी देखें।