Во второй половине 70-х годов ХХ века учёным стало ясно, что первый галилеев спутник не совсем обычный: вокруг него и на его орбите существует облако из ионизированных натрия и серы, имеющее форму тора, на поверхности аномально много серы, у спутника имеется собственное магнитное поле и идущее от Ио излучение значительно превышает поступающее от Солнца. В начале марта и начале июля 1979 г. мимо Юпитера пролетели межпланетные станции "Вояджер-1" и "Вояджер-2". Их приборы зафиксировали наличие большого количества ионизированной серы на орбите Ио, причём часть атомов была ионизирована трижды, для чего требуется очень высокая температура (или энергия). Несколько позже при обработке телеизображений были обнаружены действующие вулканы. Имея размер несколько больший, чем у Луны, Ио вся испещрена элементами вулканического ландшафта. Согласно теории соседние Европа и Ганимед возмущают её орбиту, эти возмущения приводят к тому, что на недра Ио воздействуют приливные силы со стороны Юпитера, которые вызывают колебания уровня поверхности более чем на 100 м (самые высокие приливы воды на Земле не превышают 18 м). За счёт постоянной деформации и трения недра Ио сильно разогреваются и частично расплавляются; этот механизм производит примерно вдвое больше теплоты, чем имеется в распоряжении у земных недр. Зафиксированы вулканические выбросы высотой примерно 300 км и скоростью примерно километр в секунду. Извергается двуокись серы и другие соединения серы (точный состав неизвестен). Потоки лавы изливаются по поверхности на сотни километров. Вся Ио покрыта коркой серы и её двуокиси толщиной примерно в 1 км, под которой находится та же смесь, только расплавленная. У Южного полюса имеется горная область с пиками высотой до 10 км. Температура поверхности Ио -143 С, в районах активного вулканизма она значительно выше. Сера при различной температуре получает разную валентность и соответственно разную окраску: жёлтую при 120 С, оранжевую при 150 С, красную при 180 С и чёрную при 250 С. Быстро охлаждаясь, она сохраняет свой специфический цвет. Ио имеет разреженную атмосферу из двуокиси серы и ионосферу. Магнитное поле этого спутника и большая плотность указывает на наличие железного ядра. Предполагают, что оно может занимать до половины диаметра. Двигаясь по орбите внутри тора из ионизированных атомов, котрый в свою очередь расположен в магнитном поле Юпитера, Ио работает как гигантский генератор, вырабатывая ток в 4000 вольт и 3 млн. ампер. Такой потенциал вызыват мощные разряды в верхних слоях атмосферы Юпитера. Быстро вращающееся магнитное поле Юпитера разбрасывает ионизированные атомы и частицы мелкой пыли во все стороны, за счёт чего Ио в итоге теряет каждую секунду почти тонну своего вещества, а вокруг Юпитера образуется гигантское ионизированное облако. Часть атомов попадает в полярные области Юпитера, вызывая полярные сияния.