Io eller Jupiter I, er den innerste av de fire galileiske månene og den femte av månene som kretser rundt planeten Jupiter. Den har en diameter på km, og er den fjerde største månen i solsystemet. Månen er oppkalt etter nymfen Io i gresk mytologi, en prestinne for Hera i Argos som ble en av elskerinnene til Zevs.
Med over 400 aktive vulkaner er Io et av de mest geologisk aktive objektene i solsystemet. Aktiviteten skyldes tidevannsoppvarming fra friksjon som genereres på innsiden av Io når den dras mellom Jupiter og de andre galileiske månene – Europa, Ganymedes og Callisto. Flere av vulkanene produserer søyler av svovel og svoveldioksid som stiger inntil 500 km over overflaten. Aktive vulkaner står for mange av Ios unike formasjoner. Vulkanske søyler og lavastrømmer produserer store overflateendringer og fargelegger overflaten i nyanser av gult, rødt, hvitt, sort og grønt, hovedsakelig på grunn av allotroper og sammensetninger av svovel. Tallrike lavastrømmer, flere over 500 km i lengde, er tydelige på overflaten. Vulkanismen gir materialer til Ios tynne, flekkvise atmosfære og Jupiters utvidete magnetosfære. Det oppvirvlede materialet produserer også en torus av plasma rundt Jupiter.
Mer enn 100 fjell har blitt løftet av kompresjon i bunnen av månens silikatskorpe. Noen av toppene er høyere enn Mount Everest på jorden. Ulikt de fleste satellittene i det ytre solsystemet, som primært er sammensatt av vannholdig is, består Io hovedsakelig av silikate bergarter som omgir en smeltet kjerne av jern eller jernsulfid. Overflaten domineres av omfattende sletter belagt med frossen svovel eller svoveldioksid.
Io spilte en betydelig rolle for astronomiens utvikling i det 17. og 18. århundre. Månen ble oppdaget av Galileo Galilei i 1610, sammen med de andre galileiske månene. Oppdagelsen fremmet innføringen av Kopernikus' modell over solsystemet, utviklingen av Keplers lov om bevegelse og de første målingene av lysets hastighet. På slutten av 1800-tallet og tidlig på 1900-tallet ble det mulig å se store overflateformasjoner som de mørke røde regionene ved polene og de lyse ved ekvator.
Romsondene Pioneer 10 og Pioneer 11 passerte Io i 1973 og 1974, og ga mer informasjon om månens masse, tetthet og kjemiske sammensetning. De avslørte en tynn atmosfære og et intenst strålingsbelte nær Ios bane. I 1979 avdekket de to Voyager-sondene en geologisk aktiv verden med vulkanske formasjoner, store fjell og en ung overflate uten noen opplagte nedslagskratre. Galileo-sonden utførte flere nære forbiflyvninger på 1990-tallet og tidlig på 2000-tallet og samlet data om Ios indre struktur og overflatens sammensetning. Romsondene avdekket også forbindelsen med Jupiters magnetosfære og et strålingsbelte sentrert på Ios bane. Io mottar ca. rem (36 Sv) med stråling per dag.
Ytterligere observasjoner har blitt gjennomført av Cassini-Huygens i 2000, New Horizons i 2007, Juno fra 2020, så vel som av bakkebaserte teleskoper og Hubble-teleskopet etter hvert som teknologien utviklet seg.
Nomenklatur Oppdageren Gallileo Gallilei (1564–1642) hevdet retten til å navngi de galileiske månene. Han vurderte benevnelsen «kosmiske stjerner», men landet på de «medicianske stjernene». Den franske astronomen Nicolas-Claude Fabri de Peiresc (1580–1637) foreslo personnavn fra Medici-familien, men forslaget ble ikke tatt opp. thumb|Jupiter og Io, fotografert 28. februar (Jupiter) og 1. mars 2007 (Io) Den tyske astronomen Simon Marius (1573–1624) hevdet også å ha funnet de galileiske månene. Selv om han ikke ble kreditert oppdagelsen, ble hans navn på månene tatt i bruk. I publikasjonen Mundus Iovialis anno M.DC.IX Detectus Ope Perspicilli Belgici fra 1614 foreslo han navnene «Jupiters Merkur» (Io), «Jupiters Venus» (Europa), «Jupiters Jupiter» (Ganymedes) og «Jupiters Saturn» (Callisto), eller den første, andre, tredje og fjerde av de «jovianske planetene».
Nomenklaturen slo ikke an. Basert på forslag fra den tyske astronomen Johannes Kepler (1571–1630) i oktober 1613, utarbeidet han et skjema hvor månene var oppkalt etter elskerinnene til Zevs fra gresk mytologi eller hans ekvivalent Jupiter fra romersk mytologi. Den innerste av de største månene ble oppkalt etter skikkelsen Io fra gresk mytologi, en prestinne som ble kurtisert av Zevs, og som også har gitt navn til de joniske øyer:
Navnene til Marius ble lenge tatt ut av bruk, men ble vanlige i midten av det 20. århundre. Tidligere astronomisk litteratur brukte ofte romertall (et system introdusert av Galileo): Io ble kalt Jupiter I eller «Jupiters første måne», Europa ble kalt Jupiter II eller «Jupiters andre måne», Ganymedes ble kalt Jupiter III eller «Jupiters tredje måne» og Callisto ble kalt Jupiter IV eller «Jupiters fjerde måne».
Formasjonene på Io er oppkalt etter figurer og steder fra Io-myten så vel som guddommer for ild, vulkaner, solen og torden fra forskjellige myter og figurer og steder fra Dantes inferno – navn som passer til den vulkanske naturen på overflaten. Etter at overflaten ble observert på nært hold av Voyager 1 i 1979, har Den internasjonale astronomiske union godkjent 225 navn på vulkaner, fjell, platåer og store albedoformasjoner. Kategoriene for vulkanske formasjoner omfatter patera (vulkansk nedsenkning), fluctus (lavastrøm), vallis (lavakanal) og aktive utbruddssenter (steder hvor søyleaktiviteter var de første tegnene på vulkansk aktivitet på en gitt vulkan). Navngitte fjell, platåer, lagterreng og skjoldvulkaner bruker begrepene mons, mensa, planum og tholus, mens navngitte lyse albedoregioner bruker begrepet regio. Eksempler på navngitte formasjoner er Prometheus, Pan Mensa, Tvashtar Paterae, og Tsũi Goab Fluctus.
Omløp og rotasjon thumb|365px|Animasjon av Ios Laplace-resonans med Europa og Ganymedes Io går i bane rundt Jupiter i en avstand av km fra planetens senter og km fra skytoppene. Den er den innerste av Jupiters galileiske måner, og banen ligger mellom Thebe og Europa. Inkludert Jupiters indre satellitter er Io den femte månen utover fra Jupiter, og den bruker 42,5 timer på ett omløp rundt planeten – tilstrekkelig raskt til at bevegelsen kan observeres over én enkelt natt med observasjoner.
Sammen med Europa og Ganymedes utgjør Io en 1:2:4-baneresonans, der Io fullfører to omløp for hvert omløp Europa fullfører og fire omløp for hvert omløp Ganymedes fullfører. Resonansen opprettholder Ios baneeksentrisitet (0,0041), som i sin tur utgjør den primære varmekilden for den geologiske aktiviteten. Uten denne eksentrisiteten ville Ios bane sirkuleres gjennom tidevannsakselerasjon, og Io ville ha vært mindre geologisk aktiv.
Som de andre galileiske månene og jordens måne roterer Io synkront med omløpsperioden og med den ene siden alltid vendt mot Jupiter. Denne synkroniteten gir grunnlaget for definisjonen av Ios lengdegradssystem. Nullmeridianen skjærer nord- og sørpolen og ekvator ved det som kalles det subjovianske punktet. Den subjovianske halvkulen vender alltid mot Jupiter, mens den antijovianske halvkulen vender bort fra planeten. Den førende halvkulen vender alltid mot banens fartsretning, mens den etterfølgende halvkulen vender i motsatt retning.
Vekselvirkningen med Jupiters magnetosfære Io er viktig i formingen av det jovianske magnetfeltet. Jupiters magnetosfære soper opp gasser og støv fra Ios tynne atmosfære med en hastighet på 1 tonn per sekund, – materialer primært sammensatt av ionisert og atomisert svovel, oksygen og klor, atomisk natrium og kalium, molekylær svoveldioksid og svovel og koksaltstøv. Materialene stammer fra Ios vulkaner, men forsvinner til Jupiters magnetfelt og inn i det interplanetariske rommet direkte fra atmosfæren. Avhengig av ionisert tilstand og sammensetning, blir de en del av ulike nøytrale (ikke-ioniserte) skyer og strålingsbelter i Jupiters magnetosfære, eller kastes ut av det jovianske systemet. thumb|upright=1.5|Jupiters magnetosfære og komponentene som påvirkes av Io (nær midten av bildet): Plasmatorus (rød), den nøytrale skyen (gul), flukskanal (grønn) og magnetiske feltlinjer (blå). thumb|Størrelsesforholdet mellom jordens måne, Io, Ceres og Europa. Over perioder på 20 timer dannes en bananformet nøytral sky rundt Io, som består av svovel, oksygen, natrium og kaliumatomer fra Ios øvre atmosfære. Skyen kan nå seks jovianske radier (6 RI) fra Ios overflate, og befinner seg enten innenfor banen og foran satellitten, eller utenfor banen og bak satellitten. Partiklene er eksitert fra kollisjoner med ioner i plasmatorusen og andre prosesser i oppfyllingen av Ios Hill-sfære, hvor månens gravitasjon er sterkere enn Jupiters. Noe av materialet unnslipper Ios gravitasjon og går inn i bane rundt Jupiter. Kollisjonene som eksiterer partiklene gir også natriumioner (med et elektron) i plasmatorusen, og fjerner de nye «raske» nøytrale fra torusen. Partiklene opprettholder imidlertid hastigheten (70 km/s sammenlignet med banefarten til Io på 17 km/s) og kastes ut i jetstråler som fører bort fra Io.
Io går i bane innenfor et strålingsbelte kjent som Ios plasmatorus. Plasmaet i denne smultringformede ringen med ionisert svovel, oksygen, natrium og klor er nøytrale atomer i «skyen» rundt Io som blir ionisert og føres avgårde av den jovianske magnetosfæren. I motsetning til den nøytrale skyen roterer de med Jupiters magnetosfære i 74 km/s. Som resten av Jupiters magnetfelt heller plasmatorusen i forhold til Jupiters ekvator (og Ios baneplan), slik at Io til tider ligger under og andre tider over kjernen til plasmatorusen. Som nevnt er ionenes hastighet og energinivå delvis ansvarlig for å fjerne nøytrale atomer og molekyler fra Ios atmosfære og mer utvidede nøytrale sky.
Torusen består av tre deler: en ytre, «varm» torus som ligger like utenfor Ios bane; en vertikal utvidet region kjent som «bånd» som består av den nøytrale kilderegionen og avkjølende plasma, beliggende rundt Ios avstand fra Jupiter; og en indre, «kald» torus bestående av partikler som sakte går i spiral innover mot Jupiter. Etter å ha oppholdt seg i torusen i omtrent 40 dager, unnslipper partiklene i den «varme» torusen og er delvis ansvarlig for Jupiters uvanlig store magnetosfære hvor trykket fra partiklene blåser magnetosfæren opp innenfra. New Horizons oppdaget partikler fra Io som variasjoner i plasmaet i magnetosfæren langt inni magnetohalen. For å studere tilsvarende variasjoner i plasmatorusen, måles dens ultrafiolette utstråling. Selv om slike variasjoner ikke definitivt er knyttet til variasjoner i Ios vulkanske aktivitet (den optimale kilden for materiale til plasmatorusen), er forbindelsen etablert i den nøytrale natriumskyen.
I 1992 oppdaget Ulysses en strøm av støv bli kastet ut fra det jovianske systemet. Støvet i disse diskrete strømmene føres bort i hastigheter opp mot flere hundre kilometer per sekund, har en gjennomsnittsstørrelse på 10 μm og består primært av koksalt. Støvmålinger utført av Galileo viste at strømmene stammer fra Io, men om de kommer fra vulkaner eller materialer fra overflaten, er ukjent.
Jupiters magnetfeltlinjer, som Io krysser, kobler Ios atmosfære og nøytrale sky til Jupiters polare øvre atmosfære gjennom genereringen av en elektrisk strøm kjent som Ios flukskanal. Strømmen gir polarlys i Jupiters polregioner («Ios fotavtrykk») og i Ios atmosfære. Partikler som vekselvirker med polarlyset synes å formørke de jovianske polregionene ved synlige bølgelengder. Fotavtrykket og Ios plassering i forhold til jorden og Jupiter påvirker den jovianske radiostrålingen fra vårt ståsted: når Io er synlig, øker radiosignalene fra Jupiter betraktelig. Juno-oppdraget vil kaste lys over prosessene. Jovianske magnetfeltlinjer som passerer ionosfæren induserer også en elektrisk strøm som skaper et indusert magnetfelt i Ios indre. Ios induserte magnetfelt antas å oppstå innenfor et hav av delvis smeltet silikatmagma 50 km under overflaten. Tilsvarende induserte felt på andre galileiske måner blir generert av hav av flytende vann i månenes indre.
Struktur