木星卫星木卫一「Io」，是太阳系火山活动最活跃的星球，绕木星公转一周约1.8地球日，受木星引发潮汐力，火山爆发规模比地球任何火山都大。
已知伽利略四大卫星前三颗：木卫一「Io」、木卫二「Europa」、和木卫三「Ganymede」轨道称为拉普拉斯共振。木卫三每绕木星公转一圈，木卫二刚好完成两圈，伊欧则是四圈。这种规律下，卫星引力相互牵引，使它们进入椭圆轨道。
这种轨道使受木星潮汐力加热卫星内部，导致Io火山活动，并为冰冷的木卫三地下液态海洋增加热量。但Io经历火山动荡到底有多久？或说木星卫星处于这种轨道状态多久？最新研究测量Io大气硫同位素，确定卫星困在这种共振已数十亿年。木卫二Europa液态海洋认为是地球以外有生命进化的潜力候补，而了解卫星轨道已这样多久，对确定长期可居住性至关重要。研究结果发表在【Science】和【JGR-Planets】期刊。
伽利略号拍摄的Io照片。（Source：JPL）
地球可分析化石和陨石坑找到过去事件痕迹，但Io地表不断变化且速度超快，表面只有约百万年历史，年龄却约45亿年。为了了解Io经历多久火山活动，研究人员检测大气化学物质。
Io火山喷发气体主要成分是硫，地表没有水，导致大气硫二氧化物含量高达90%。Io动态火山循环，靠近地表气体会重新吸入内部，再喷发至大气。研究显示，Io大气较轻硫-32可能位于顶部，较重同位素硫-34可能位于靠近地表的底部。Io除了地表因地质活动不断更新，大气层也以每秒一吨速度散至太空，这是由于与木星磁场带电粒子碰撞。碰撞地点的大气顶部，是最轻的硫-32较丰富的地方，与较重同位素硫-34相比，硫-32不成比例消耗。了解硫-32流失程度就能找到火山活动持续多久的线索。
示意图描述Io因受木星潮汐力，导致地质活动如火山爆发及火山喷发气体如何逸散。（Source: Chuck Carter and James Tuttle Keane/Keck Institute for Space Studies.）
研究员利用智利ALMA望远镜，测量Io的硫同位素。地球从太阳系早期残骸，也就是陨石可知，太阳系形成时硫-32和硫-34比例约23:1，如果Io形成后都没变，现在应仍是相同比率。
然新研究显示，Io已失去原始硫-32的94%-99%，代表数十亿年内一直有火山活动，不断将硫-32散逸至太空。Io的火山活动时间显示，木星卫星形成后不久，Io就与Europa和Ganymede形成轨道共振，该持20年来模型预测，三颗卫星应形成后很快就进入共振状态。
木星系统只是许多卫星和甚至太阳系外行星有同类共振的众多例子之一，共振引起的潮汐加热是卫星主要热源，可驱动地质活动。Io是极端例子，正好可将Io当成了解一般潮汐加热的实验室。
（首图为木星和木卫一至四，来源：NASA）
