È ampiamente riconosciuto che l'interno della Terra è 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 limitate, quindi gli scienziati si basano anche sull'analisi delle onde sismiche e della gravità, nonché su studi magnetici.

TL; DR (Too Long; Didn't Read)

Gli scienziati possono analizzare direttamente la crosta terrestre, ma si basano su analisi sismiche e magnetiche per investigare l'interno della Terra.
Esperimenti di laboratorio su rocce e minerali

Dove la crosta è stata disturbata, è facile vedere strati di materiali diversi che si sono depositati e compattati. Gli scienziati riconoscono i modelli di 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. Il Centro di ricerca del nucleo geologico degli Stati Uniti ha trascorso gli ultimi 40 anni accumulando un deposito di nucleo di roccia e talee e rendendo disponibili questi campioni per lo studio. I nuclei rocciosi, che sono sezioni cilindriche portati in superficie, e le talee (particelle simili alla sabbia) vengono conservate per una potenziale nuova analisi poiché il miglioramento della tecnologia consente uno studio più approfondito. Oltre alle analisi visive e chimiche, gli scienziati cercano anche di simulare le condizioni in profondità sotto la crosta terrestre riscaldando e schiacciando 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.
Misurare le onde sismiche

È impossibile perforare al centro della terra, quindi gli scienziati fanno affidamento sulle osservazioni indirette della materia che giace sotto la 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 attraverso il quale passano le onde; la rigidità del materiale influenza la velocità di queste onde. Misurare il tempo impiegato da alcune onde per raggiungere un sismometro dopo un terremoto può indicare proprietà specifiche dei materiali che le onde hanno incontrato. Quando un'onda incontra uno strato con una composizione diversa, cambierà direzione e /o velocità. Esistono due tipi di onde sismiche: onde P o onde di pressione che attraversano sia liquidi che solidi e onde S o onde di taglio che attraversano solidi ma non liquidi. Le onde P sono le più veloci delle due e il divario tra loro fornisce una stima della distanza dal terremoto. Studi sismici del 1906 indicano che il nucleo esterno è liquido e il nucleo interno è solido.
Evidenze magnetiche e gravitazionali

La Terra possiede un campo magnetico, che può essere dovuto a un magnete permanente oa molecole ionizzate che muoversi 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. Utilizzando misure di gravità in combinazione con la massa terrestre, gli scienziati hanno determinato che l'interno della Terra deve essere più denso della crosta. Il confronto tra la densità delle rocce di 3 grammi per centimetro cubo e la densità dei metalli di 10 grammi per centimetro cubo con la densità media della Terra di 5 grammi per centimetro cubo ha permesso agli scienziati di determinare che il centro della Terra contiene metallo.