È ampiamente accettato che l'interno della Terra sia composto da diversi strati: la crosta, il mantello e il nucleo. Poiché la crosta è facilmente accessibile, gli scienziati sono stati in grado di eseguire esperimenti pratici per determinarne la composizione; gli studi sul mantello e sul nucleo più distanti hanno campioni di opportunità più limitati, quindi gli scienziati si affidano anche alle analisi delle onde sismiche e della gravità, nonché agli studi magnetici.
TL; DR (Troppo lungo; Non letto)
Gli scienziati possono analizzare direttamente la crosta terrestre, ma si basano su analisi sismiche e magnetiche per indagare l'interno della Terra.
Esperimenti di laboratorio su rocce e minerali
Dove la crosta ha disturbato, è facile vedere strati di materiali diversi che si sono depositati e compattati. Gli scienziati riconoscono modelli in queste rocce e sedimenti e possono valutare la composizione di rocce e altri campioni prelevati da diverse profondità della Terra durante gli scavi di routine e gli studi geologici in laboratorio. Negli ultimi 40 anni il Centro di ricerca sul centro geologico del sondaggio degli Stati Uniti ha accumulato un nucleo di roccia e un deposito di talee e ha messo a disposizione questi campioni per lo studio. I nuclei di roccia, che sono sezioni cilindriche portati in superficie, e ritagli (particelle di sabbia) vengono mantenuti per una potenziale re-analisi, poiché la tecnologia migliorativa consente uno studio più approfondito. Oltre alle analisi visive e chimiche, gli scienziati cercano anche di simulare condizioni profonde sotto la crosta terrestre riscaldando e spremendo i campioni per vedere come si comportano in quelle condizioni. Ulteriori informazioni sulla composizione della Terra provengono dallo studio dei meteoriti, che forniscono informazioni sulla probabile origine del nostro sistema solare.
Misurazione delle onde sismiche
È impossibile perforare al centro della terra, così gli scienziati si affidano a osservazioni indirette della materia che si trovano al di sotto della superficie attraverso l'uso di onde sismiche e la loro conoscenza di come queste onde viaggiano durante e dopo un terremoto. La velocità delle onde sismiche è influenzata dalle proprietà del materiale attraversato dalle onde; la rigidità del materiale influenza la velocità di queste onde. Misurare il tempo necessario ad alcune onde per raggiungere un sismometro dopo un terremoto può indicare proprietà specifiche dei materiali che le onde hanno incontrato. Dove un'onda incontra uno strato con una composizione diversa, cambierà direzione e /o velocità. Esistono due tipi di onde sismiche: le onde P, o le onde di pressione, che attraversano sia i liquidi che i solidi, e le onde S, o le onde di taglio che attraversano i solidi ma non i liquidi. Le onde P sono le più veloci tra le due e la distanza tra loro fornisce una stima della distanza dal terremoto. Gli studi sismici del 1906 indicano che il nucleo esterno è liquido e il nucleo interno è solido.
Evidenza magnetica e gravitazionale
La Terra possiede un campo magnetico, che può essere dovuto a un magnete permanente o molecole ionizzate che si muovono in un mezzo liquido all'interno della Terra. Un magnete permanente non potrebbe esistere alle alte temperature trovate al centro della Terra, quindi gli scienziati hanno concluso che il nucleo è liquido.
La Terra possiede anche un campo gravitazionale. Isaac Newton ha dato un nome al concetto di gravità e ha scoperto che la gravità è influenzata dalla densità. Fu il primo a calcolare la massa della terra. Usando le misure di gravità in combinazione con la massa terrestre, gli scienziati hanno stabilito che l'interno della Terra deve essere più denso della crosta. Confrontando la densità delle rocce di 3 grammi per centimetro cubo e la densità dei metalli di 10 grammi per centimetro cubo alla densità media della Terra di 5 grammi per centimetro cubo ha permesso agli scienziati di determinare che il centro della Terra contiene metallo.
