Núi lửa trên Io
Lịch sử khám phá

Trước khi Voyager 1 đến Io vào ngày 5 tháng 3 năm 1979, Io đã được cho là một thế giới chết như Mặt Trăng. Việc khám phá ra một đám mây natri xung quanh Io đã dẫn đến giả thuyết rằng vệ tinh tự nhiên này được bao phủ trong evaporit.
Những gợi ý cho các khám phá ban đầu đến từ các ảnh chụp hồng ngoại bởi các đài thiên văn trên Trái Đất trong những năm 1970. Một thông lượng nhiệt nhiều bất thường, so với những vệ tinh Galileo khác, đã được phát hiện trong các phép đo ở bước sóng hồng ngoại 10 μm khi Io nằm trong bóng tối của Sao Mộc. Vào thời gian của phát hiện này, thông lượng nhiệt cao được giả định là do bề mặt có nhiệt dung riêng cao hơn Europa vàGanymede. Tuy nhiên, các kết quả đo ở bước sóng 20 μm lại cho thấy Io có bề mặt với các đặc tính tương tự như các vệ tinh khác. Điều này dẫn đến kết luận sơ bộ là thông lượng nhiệt cao ở bước sóng ngắn là do sự kết hợp của hoạt động núi lửa trên Io và nhiệt lượng từ Mặt Trời, trong đó Mặt Trời cung cấp một lượng nhiệt lớn hơn ở bước sóng dài hơn. Phát xạ  nhiệt của Io được quan sát thấy là mạnh bất thường ở 5 μm vào ngày 20 năm 1978 bởi Witteborn, et al. Nhóm tác giả này giả định hoạt động núi lửa gây ra phát xạ nhiệt này, trong trường hợp đây đúng là hoạt động núi lửa thì các dữ liệu cho thấy vùng hoạt động núi lửa rộng khoảng 8.000 kilômét vuông (3.100 dặm vuông Anh) và có nhiệt độ 600 K (300 °C; 600 °F). Tuy nhiên, các tác giả đã coi là giả thuyết này ít có khả năng xảy ra, và tập trung vào giả thuyết về sự tương tác giữa Io và từ quyển Sao Mộc.
Ngay trước khi Voyager 1 bay qua Io, Stan Peale, Patrick Cassen và R. T. Reynolds đã công bố một bài báo trên tạp chí Science dự đoán về  bề mặt của Io bị thay đổi nhiều do hoạt động núi lửa và lõi của Io bị phân tách thành nhiều tầng, có tầng lõi đá ở trong cùng, chứ không phải là một lõi đồng nhất. Dự đoán này dựa trên mô hình trong đó có một lượng nhiệt lớn được sinh ra bởi thay đổi lực thủy triều của Sao Mộc lên Io do quỹ đạo có độ lệch tâm lớn của Io. Các tính toán của họ cho thấy lượng nhiệt sinh ra cho một Io với lõi đồng nhất sẽ gấp ba lần nhiệt tạo ra bởi phân rã đồng vị phóng xạ. Hiệu ứng này sẽ còn lớn hơn với Io có lõi được tách thành nhiều tầng.
Những hình ảnh đầu tiên chụp Io từ Voyager 1 cho thấy bề mặt không có các hố va chạm, đặc điểm của một  bề mặt rất trẻ. Các hố va chạm được sử dụng bởi các nhà địa chất để ước tính tuổi của một bề mặt hành tinh; số hố va chạm tăng theo tuổi của bề mặt hành tinh. Thay vào đó, các hình ảnh từ Voyager 1 cho thấy bề mặt nhiều màu sắc, có nhiều chỗ lõm bất thường không có đặc tính của hố va chạm (là vành miệng hố cao lên). Voyager 1 cũng cho thấy các dòng chảy được hình thành bởi chất lưu có độ nhớt thấp, cùng những ngọn núi cao cô lập nhưng lại không giống núi lửa trên Trái Đất. Bề mặt quan sát được cho thấy là đã bị thay đổi nhiều bởi hoạt động núi lửa, giống như giả thuyết mà Peale và các đồng nghiệp đã đưa ra.
Vào ngày 8 tháng 3 năm 1979, ba ngày sau khi đi qua Sao Mộc, Voyager 1 chụp ảnh các vệ tinh tự nhiên của Sao Mộc để giúp những người điều khiển Voyager 1 xác định vị trí của con tàu này một cách chính xác, theo một quy trình được gọi là định hướng quang học. Khi thực hiện việc xử lý hình ảnh của Io để nâng cao mức độ khả kiến của nền sao, kỹ sư định hướng tàu Linda Morabito tìm thấy một đám mây cao tới 300 kilômét (190 mi) của Io ở gần đường chân trời trên ảnh chụp. Lúc đầu, cô đã nghi ngờ hình ảnh đám mây thực ra chỉ là hình ảnh của một vệ tinh tự nhiên khác của Sao Mộc ở phía sau Io, nhưng không vệ tinh với kích thước phù hợp nào đã ở vị trí đó. Đám mây này sau đó  đã được xác định là một cột khói tạo bởi núi lửa đang hoạt động ở một vùng lõm tối sau này được đặt tên là Pele. Sau phát hiện này, bảy cột khói khác đã được xác định trong các ảnh chụp Io trước đó của Voyager. Kết quả đo bức xạ nhiệt từ nhiều nguồn quan sát khác cũng đã được thực hiện, cho thấy quá trình dung nham nguội dần. So sánh các hình ảnh Io thu được bởi Voyager 2 bay qua bốn tháng sau đó cho thấy bề mặt đã bị thay đổi, với các cột khói mới ở vùng mà sau này được đặt tên là Aten Patera và Surt.