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出在埃歐上大區域的表面特點。在1890年代，巴納德首先觀察到埃歐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，而不是因為埃歐呈現卵型，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埃歐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埃歐異常的本質。分光鏡的觀測暗示埃歐的表面沒有水冰；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埃歐對木星的磁層有所影響，如被觀察到的十米的波長爆發與埃歐的軌道周期有關。通過埃歐附近的第一艘太空飛行器是先鋒10號和先鋒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埃歐質量的改善估計值、與埃歐尺寸的最佳值。認為埃歐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。先鋒號也揭露埃歐有稀薄的大氣層，軌道附近有強烈的輻射傳送帶。先鋒11號的照相機獲得的唯一一張好的照片，顯示了埃歐的北極地區。先鋒10號原先計劃在近距離的接近埃歐時拍攝照片，但是這項觀測因為高輻射的環境而失敗了。
埃歐的赤道和極區之間在光度上的變化是由何人首次發現到的?