Io
Pengamatan melalui teleskop pada pertengahan abad ke-20 mulai menunjukkan sifat Io yang tidak biasa. Pengamatan spektroskopik menunjukkan Galileo lainnya). Pengamatan yang sama menunjukkan bahwa permukaan Io didominasi oleh uap yang terdiri dari garam sodium dan sulfur. Pengamatan melalui teleskop radio menyibak pengaruh Io terhadap magnetosfer Yupiter, seperti yang ditunjukkan oleh letupan panjang gelombang dekametrik yang terkait dengan periode orbit Io.
Wahana pertama yang melewati Io adalah "Pioneer 10" pada tanggal 3 Desember 1973 dan "11" pada tanggal 2 Desember 1974. Pelacakan melalui radio berhasil mengumpulkan perkiraan massa Io, yang (ditambah dengan perkiraan terbaik yang ada mengenai ukuran Io) menunjukkan bahwa Io memiliki kepadatan terbesar di antara empat satelit Galileo lainnya, dan terdiri dari batu silikat daripada es air.
"Pioneer" juga menemukan keberadaan atmosfer tipis di Io dan sabuk radiasi yang kuat di dekat orbit Io. Kamera di wahana "Pioneer 11" berhasil mengabadikan wilayah kutub utara Io. Gambar dari dekat sebelumnya direncanakan akan diabadikan oleh "Pioneer 10", tetapi hasil pengamatan tersebut hilang akibat radiasi yang tinggi.
Wahana "Voyager 1" dan "Voyager 2" melewati Io pada tahun 1979. Sistem pencitraan mereka yang lebih maju memungkinkan pengambilan gambar yang lebih detail "Voyager 1" melewati Io pada tanggal 5 Maret 1979 dari jarak sejauh. Citra-citra yang dikirim kembali oleh "Voyager 1" menunjukkan lanskap yang berwarna ganda dan tidak memiliki kawah tubrukan. Citra dengan resolusi
tertinggi yang diabadikan "Voyager 1" menunjukkan permukaan yang relatif muda yang diselangi oleh lubang-lubang dengan bentuk yang aneh, gunung-gunung yang lebih tinggi dari Gunung Everest, dan kenampakan-kenampakan yang menyerupai aliran lava vulkanik.
Segera setelah itu, insinyur navigasi "Voyager" Linda A. Morabito menyadari keberadaan "plume" pada salah satu gambar. Analisis citra-citra "Voyager 1" lainnya menunjukkan sembilan "plume" yang tersebar di permukaan, sehingga membuktikan bahwa Io aktif secara vulkanik. Kesimpulan ini sudah diprediksi oleh Stan Peale, Patrick Cassen, dan R. T. Reynolds dalam karya
ilmiah yang diterbitkan sebelum "Voyager 1" melewati Io. Mereka memperkirakan bahwa bagian dalam Io seharusnya mengalami pemanasan pasang surut yang diakibatkan oleh resonansi orbit dengan Europa dan Ganymede. Data dari terbang lintas "Voyager 1" juga menunjukkan bahwa permukaan Io didominasi oleh sulfur dan sulfur dioksida beku. Senyawa ini juga mendominasi atmosfer Io dan torus plasma yang berpusat di orbit Io (juga ditemukan oleh "Voyager").
"Voyager 2" melewati Io pada tanggal 9 Juli 1979 dari jarak. Walaupun tidak sedekat "Voyager 1", perbandingan antara gambar-gambar yang diabadikan oleh kedua wahana menunjukkan terjadinya perubahan di permukaan Io dalam empat bulan. Selain itu, pengamatan Io dalam bentuk sabit yang dilakukan oleh "Voyager 2" saat meninggalkan sistem Yupiter menunjukkan bahwa tujuh dari sembilan
"plume" yang diamati pada bulan Maret ternyata masih aktif pada Juli 1979, dan hanya gunung berapi Pele yang tidak menunjukkan aktivitas yang sebelumnya diamati oleh "Voyager 1".
Wahana "Galileo" tiba di Yupiter pada tahun 1995 setelah menempuh perjalanan selama enam tahun dari Bumi. Lokasi Io di bagian sabuk radiasi Yupiter yang paling kuat menghalangi dilakukannya terbang lintas secara dekat, tetapi "Galileo" sempat melintasinya secara dekat segera sebelum memasuki orbit Yupiter selama dua tahun dengan misi utama untuk
mempelajari sistem Yupiter. Meskipun tidak ada gambar yang diabadikan selama terbang lintas pada 7 Desember 1995, "Galileo" berhasil menuai hasil seperti penemuan inti besi yang besar, yang serupa dengan planet-planet berbatu di Tata Surya dalam.
Walaupun tidak ada citra dari dekat dan meskipun terdapat masalah mekanik yang membatasi jumlah data yang dapat dikirim kembali, "Galileo" berhasil menemukan pengetahuan baru. "Galileo" mengamati dampak letusan besar di Pillan Patera dan memastikan bahwa letusan vulkanik di Io terdiri dari magma silikat dengan komposisi mafik dan ultramafik yang kaya akan magnesium. Pencitraan Io
dari jauh juga berhasil menunjukkan keberadaan sejumlah gunung berapi aktif (baik emisi panas dari magma yang mendingin di permukaan maupun "plume" vulkanik), gunung-gunung dengan berbagai macam morfologi, dan beberapa perubahan di permukaan yang terjadi semenjak misi "Voyager" terakhir dan selama "Galileo" mengorbit.
Misi "Galileo" dua kali diperpanjang pada tahun 1997 dan 2000. Selama perpanjangan misi tersebut, wahana ini melintasi Io tiga kali pada akhir 1999 dan awal 2000, dan tiga kali pada akhir 2001 dan awal 2002. Pengamatan yang dilakukan selama itu menunjukkan berlangsungnya proses geologis di gunung berapi dan gunung Io, menemukan bahwa Io tidak memiliki medan magnet, dan menunjukkan tingkat
aktivitas vulkanik Io. Pada Desember 2000, jauh saat sedang menuju ke Saturnus, wahana "Cassini" secara singkat sempat melewati Yupiter dari jauh, sehingga dapat melakukan pengamatan bersamaan dengan "Galileo". Pengamatan tersebut menemukan keberadaan "plume " baru di Tvashtar Paterae dan memperoleh pengetahuan terkait aurora di Io.
Setelah "Galileo" dengan sengaja diarahkan ke atmosfer Yupiter untuk dihancurkan pada September 2003, pengamatan vulkanisme Io dilakukan melalui teleskop-teleskop di Bumi, khususnya pencitraan optik adaptif dari teleskop Keck di Hawaii dan pencitraan dari teleskop Hubble. Pencitraan ini memungkinkan ilmuwan mengamati aktivitas vulkanik di Io tanpa harus bergantung pada wahana di sistem Yupiter.
Wahana "New Horizons" melewati sistem Yupiter dan Io pada tanggal 28 Februari 2007 saat sedang menuju Pluto dan sabuk Kuiper. Wahana ini berhasil mengabadikan beberapa gambar, seperti gambar "plume" besar di Tvashtar, yang merupakan pengamatan kelas "plume" vulkanik terbesar setelah pengamatan "plume" Pele pada tahun 1979. "New Horizons" juga mengambil gambar gunung berapi di dekat Girru Patera yang sedang melewati tahap awal letusan, dan beberapa letusan vulkanik yang terjadi semenjak misi "Galileo" selesai.
Saat ini terdapat dua misi yang direncanakan akan mengunjungi sistem Yupiter. "Juno", yang diluncurkan pada tanggal 5 Agustus 2011, memiliki keterbatasan dalam pencitraan, tetapi dapat mengamati aktivitas vulkanik Io dengan menggunakan spektrometer inframerah dekatnya, JIRAM. Sementara itu, Jupiter Icy Moon Explorer (JUICE) adalah misi European Space Agency yang direncanakan akan mengunjungi sistem Yupiter dan berakhir di orbit
Ganymede. JUICE dijadwalkan akan diluncurkan pada tahun 2022, dan diperkirakan akan tiba di Yupiter pada Januari 2030. JUICE tidak akan melintasi Io, tetapi akan menggunakan alat-alatnya (seperti kamera bersudut sempit) untuk mengamati aktivitas vulkanik Io dan mengukur komposisi permukaannya selama fase di Yupiter (berdurasi dua tahun) sebelum
memasuki orbit Ganymede. Di sisi lain, "Io Volcano Observer" merupakan usulan misi kelas Discovery yang akan diluncurkan pada tahun 2015. Misi ini menjadwalkan terbang lintas di Io; namun, misi ini tidak dipilih NASA untuk masuk ke penelitian Fase A, dan hanya menjadi konsep belaka.
Io mengorbit Yupiter dari jarak sejauh dari pusat Yupiter dan dari awal tertinggi. Satelit ini merupakan satelit terdalam di antara satelit-satelit Galileo, dan orbitnya berada di antara Thebe dan Europa. Io juga merupakan bulan kelima dari Yupiter. Satelit ini membutuhkan waktu 42.5 jam untuk menyelesaikan orbitnya (cukup cepat sehingga pergerakannya dapat diamati dalam satu malam). Io
berada dalam resonansi orbit 2:1 dengan Europa dan 4:1 dengan Ganymede, yang berarti Io menyelesaikan dua orbit setiap kali Europa menyelesaikan satu orbit, dan Io menyelesaikan empat orbit setiap kali Ganymede menyelesaikan satu orbit. Resonansi ini membantu mempertahankan eksentrisitas orbit Io (0.0041), yang menyebabkan pemanasan pasang surut yang memicu aktivitas geologi di Io. Tanpa