木星衛星木衛一「Io」，是太陽系火山活動最活躍的星球，繞木星公轉一周約1.8地球日，受木星引發潮汐力，火山爆發規模比地球任何火山都大。
已知伽利略四大衛星前三顆：木衛一「Io」、木衛二「Europa」、和木衛三「Ganymede」軌域稱為拉普拉斯共振。木衛三每繞木星公轉一圈，木衛二剛好完成兩圈，伊歐則是四圈。這種規律下，衛星重力相互牽引，使它們進入橢圓軌域。
這種軌域使受木星潮汐力加熱衛星內部，導致Io火山活動，並為冰冷的木衛三地下液態海洋增加熱量。但Io經歷火山動蕩到底有多久？或說木星衛星處於這種軌域狀態多久？最新研究測量Io大氣硫同位素，確定衛星困在這種共振已數十億年。木衛二Europa液態海洋認為是地球以外有生命前進演化的潛力候補，而了解衛星軌域已這樣多久，對確定長期可居住性至關重要。研究結果發表在【Science】和【JGR-Planets】期刊。
伽利略號拍攝的Io照片。（Source：JPL）
地球可分析化石和隕石坑找到過去事件痕跡，但Io地表不斷變化且速度超快，表面只有約百萬年歷史，年齡卻約45億年。為了了解Io經歷多久火山活動，研究人員檢測大氣化學物質。
Io火山噴發氣體主要成分是硫，地表沒有水，導致大氣硫二氧化物含量高達90%。Io動態火山迴圈，靠近地表氣體會重新吸入內部，再噴發至大氣。研究顯示，Io大氣較輕硫-32可能位於頂部，較重同位素硫-34可能位於靠近地表的底部。Io除了地表因地質活動不斷更新，大氣層也以每秒一噸速度散至太空，這是由於與木星磁場帶電粒子碰撞。碰撞地點的大氣頂部，是最輕的硫-32較豐富的地方，與較重同位素硫-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動持續多久的線索。
示意圖描述Io因受木星潮汐力，導致地質活動如火山爆發及火山噴發氣體如何逸散。（Source: Chuck Carter and James Tuttle Keane/Keck Institute for Space Studies.）
研究員利用智利ALMA望遠鏡，測量Io的硫同位素。地球從太陽系早期殘骸，也就是隕石可知，太陽系形成時硫-32和硫-34比例約23:1，如果Io形成後都沒變，現在應仍是相同比率。
然新研究顯示，Io已失去原始硫-32的94%-99%，代表數十億年內一直有火山活動，不斷將硫-32散逸至太空。Io的火山活動時間顯示，木星衛星形成後不久，Io就與Europa和Ganymede形成軌域共振，該持20年來模型預測，三顆衛星應形成後很快就進入共振狀態。
木星系統只是許多衛星和甚至太陽系外行星有同類共振的眾多例子之一，共振引起的潮汐加熱是衛星主要熱源，可驅動地質活動。Io是極端例子，正好可將Io當成了解一般潮汐加熱的實驗室。
（首圖為木星和木衛一至四，來源：NASA）
