איו מבצע הקפה סינכרונית סביב צדק. הדבר נובע מכוח המשיכה החזק של צדק אשר נעל את סחרורו הצירי של איו עד שזה מפנה אליו רק צד אחד בכל עת. בנוסף, בהשפעת כוחות הכבידה של צדק ושאר הירחים הגליליאניים, נוצרים כוחות גאות חזקים המביאים לעיוות משמעותי – עד לכדי הבדל של 100 מטר בין "שיא הגאות" (Tidal Bulge) לבין השפל. תנודות אלו בליבת הירח גורמות ליצירת חום רב (אנ') המתיך את גרעינו הפנימי של איו והתוצר הוא פעילות געשית רבה על פניו.
איו הוא הגוף הפעיל ביותר מבחינה געשית במערכת השמש, וההתפרצויות הגעשיות שלו מגיעות לגובה 500 ק"מ מפניו[1]. פעילות זאת היא הגורם לגוון הצהבהב של פניו. על-פי הנתונים הידועים כיום (2016) איו בנוי בעיקר מסלעי סיליקט מותכים, ויש לו גרעין מתכתי. גשושית המחקר גלילאו מצאה כי הירח כמעט שלא נפגע ממטאוריטים, אבל יש בו כמות גדולה של הרי געש פעילים, ואף שלחה צילומי התפרצויות. הקרינה החזקה הקיימת סביב איו פגעה במכשור על הגשושית והובילה לסיום המשימה.
התצפית הראשונה שדווחה על איו בוצעה על ידי גלילאו גליליי ב-7 בינואר 1610, באמצעות טלסקופ עדשות שהגדיל פי 20 במהלך עבודתו באוניברסיטת פאדובה. עם זאת, באותה תצפית גלילאו לא יכול היה להפריד בין איו ואירופה בגלל ההגדלה הנמוכה של הטלסקופ שלו, כך ששני הירחים תועדו כנקודת אור יחידה. איו ואירופה נצפו לראשונה כגופים נפרדים במהלך התצפיות של גלילאו על המערכת של ירחי צדק למחרת, 8 בינואר 1610[2]. הגילוי של איו ושאר הירחים הגליליניים של צדק פורסם בספרו של גלילאו "שליח הכוכבים" במרץ 1610[3]. בספרו "ירחי צדק" (Mundus Jovialis) שפורסם בשנת 1614 טען סימון מריוס כי גילה את איו ואת הירחים האחרים של יופיטר בשנת 1609, שבוע לפני גילויו של גלילאו. גלילאו הטיל ספק בטענה זו והציג את עבודתו של מריוס כגנבה. בנוסף לכך, התצפית הראשונה של מריוס בוצעה ב-29 בדצמבר 1609 לפי לוח השנה יוליאני, השווה ל-8 בינואר 1610 בלוח השנה הגרגוריאני, שבו השתמש גלילאו[4]. בהתחשב בכך שגלילאו פרסם את עבודתו לפני מריוס, זוכה גלילאו לגילוי[5].
במהלך מאתיים חמישים השנים הבאות, נותרה איו נקודת אור בלתי מפוענחת בעוצמה 5 לפי המדידות אסטרונומיות. במהלך המאה ה-17 שימשו איו והלוויינים הגליליים האחרים מטרות מגוונות, כולל שיטות מוקדמות לקביעת קו אורך[6], אימות החוק השלישי של קפלר של תנועות הפלנטות, וקביעת את הזמן הנדרש לאור לעבור בין צדק לכדור הארץ[3]. בהתבסס על לוחות תצפית (אפימרידים) שיצרו האסטרונום ג'ובאני קאסיני ואחרים, פיתח פייר-סימון לפלסתאוריה מתמטית המסבירה את מסלולי התהודה של איו, אירופה וגנימד[3]. מאוחר יותר נמצא כי לתהודה זו השפעה עמוקה על הגאולוגיות של שלושת הירחים.
הטכנולוגיה המשופרת של טלסקופים בסוף המאה ה-19 וה-20 אפשרה לאסטרונומים לשפר את כושר ההפרדה (כלומר לזהות גופים קטנים) ולזהות תכונות שטח רחבות היקף באיו. בשנות ה-90 של המאה ה-19, אדוארד ברנרד היה הראשון שצפה בהבדלים בבהירות של איו בין אזורי המשווה והקוטב, וקבע נכונה כי הדבר נבע מהבדלי צבע ואלבדו בין שני האזורים, ולא בגלל היותו של איו בצורת ביצה. זאת בניגוד להצעה של האסטרונום ויליאם פיקרינג, לפיה יש לראותם שני גופים נפרדים, כפי שהציע בתחילה ברנרד[7][8][9]. תצפיות טלסקופיות מאוחרות יותר אישרו אזורים קוטביים חומים אדמדמים של איו ופס קו המשווה הצהוב-לבן[10].
^ 123Cruikshank, D. P.; Nelson, R. M. (2007). "A history of the exploration of Io". In Lopes, R. M. C.; Spencer, J. R. (eds.). Io after Galileo. Springer-Praxis. pp. 5–33. ISBN978-3-540-34681-4.
^Barnard, E. E. (1891). "Observations of the Planet Jupiter and his Satellites during 1890 with the 12-inch Equatorial of the Lick Observatory". Monthly Notices of the Royal Astronomical Society. 51 (9): 543–556. Bibcode:1891MNRAS..51..543B. doi:10.1093/mnras/51.9.543.
^Dobbins, T.; Sheehan, W. (2004). "The Story of Jupiter's Egg Moons". Sky & Telescope. 107 (1): 114–120.
^Minton, R. B. (1973). "The Red Polar Caps of Io". Communications of the Lunar and Planetary Laboratory. 10: 35–39. Bibcode:1973CoLPL..10...35M.
.svg){kind=small}
