Είναι ευρέως αποδεκτό ότι το εσωτερικό της Γης αποτελείται από πολλά στρώματα: τον φλοιό, τον μανδύα και τον πυρήνα. Δεδομένου ότι ο φλοιός είναι εύκολα προσβάσιμος, οι επιστήμονες μπόρεσαν να πραγματοποιήσουν πρακτικά πειράματα για να προσδιορίσουν τη σύνθεσή του. Οι μελέτες για τον πιο μακρινό μανδύα και τον πυρήνα έχουν πιο περιορισμένα δείγματα ευκαιριών, έτσι οι επιστήμονες βασίζονται επίσης σε αναλύσεις σεισμικών κυμάτων και βαρύτητας, καθώς και σε μαγνητικές μελέτες.
TL; DR (Πάρα πολύ καιρό; Δεν διαβάστηκε)
Οι επιστήμονες μπορούν να αναλύσουν άμεσα τον φλοιό της Γης, αλλά βασίζονται σε σεισμικές και μαγνητικές αναλύσεις για να ερευνήσουν το εσωτερικό της Γης.
Εργαστηριακά πειράματα σε βράχους και ορυκτά
Όπου έχει διαταραχθεί ο φλοιός, είναι εύκολο να δείτε στρώματα διαφορετικών υλικών που έχουν καθιερωθεί και συμπιεστεί. Οι επιστήμονες αναγνωρίζουν μοτίβα σε αυτούς τους βράχους και ιζήματα, και μπορούν να αξιολογήσουν τη σύνθεση των πετρωμάτων και άλλα δείγματα που ελήφθησαν από διαφορετικά βάθη της Γης κατά τη διάρκεια ρουτίνας ανασκαφών και γεωλογικών μελετών στο εργαστήριο. Το Κέντρο Ερευνών Γεωλογικής Έρευνας των Ηνωμένων Πολιτειών έχει περάσει τα τελευταία 40 χρόνια συγκεντρώνοντας έναν πυρήνα βράχου και αποθήκη μοσχευμάτων και κάνοντας αυτά τα δείγματα διαθέσιμα για μελέτη. Οι πυρήνες των βράχων, οι οποίοι είναι κυλινδρικά τμήματα που φέρονται στην επιφάνεια, και τα μοσχεύματα (σωματίδια σαν άμμο) διατηρούνται για πιθανή επανεξέταση καθώς η βελτιωμένη τεχνολογία επιτρέπει πιο εμπεριστατωμένη μελέτη. Εκτός από τις οπτικές και χημικές αναλύσεις, οι επιστήμονες προσπαθούν επίσης να προσομοιώσουν συνθήκες βαθιά κάτω από τον φλοιό της Γης, θερμαίνοντας και πιέζοντας δείγματα για να δουν πώς συμπεριφέρονται υπό αυτές τις συνθήκες. Περισσότερες πληροφορίες σχετικά με τη σύνθεση της Γης προέρχονται από τη μελέτη μετεωριτών, οι οποίοι παρέχουν πληροφορίες σχετικά με την πιθανή προέλευση του ηλιακού μας συστήματος.
Μέτρηση σεισμικών κυμάτων
Είναι αδύνατο να τρυπήσετε στο κέντρο της γης, έτσι οι επιστήμονες βασίζονται σε έμμεσες παρατηρήσεις της ύλης που βρίσκεται κάτω από την επιφάνεια μέσω της χρήσης σεισμικών κυμάτων και της γνώσης τους για το πώς αυτά τα κύματα ταξιδεύουν κατά τη διάρκεια και μετά σεισμός. Η ταχύτητα των σεισμικών κυμάτων επηρεάζεται από τις ιδιότητες του υλικού που περνούν τα κύματα. η ακαμψία του υλικού επηρεάζει την ταχύτητα αυτών των κυμάτων. Η μέτρηση του χρόνου που απαιτείται για να φτάσουν ορισμένα κύματα σε σεισμόμετρο μετά από σεισμό μπορεί να υποδείξει συγκεκριμένες ιδιότητες των υλικών που αντιμετώπισαν τα κύματα. Όταν ένα κύμα συναντά ένα στρώμα με διαφορετική σύνθεση, θα αλλάξει κατεύθυνση και / ή ταχύτητα. Υπάρχουν δύο τύποι σεισμικών κυμάτων: κύματα Ρ, ή κύματα πίεσης, τα οποία περνούν τόσο από υγρά όσο και από στερεά, και από κύματα S, ή κύματα διάτμησης που περνούν από στερεά αλλά όχι υγρά. Τα κύματα P είναι ταχύτερα από τα δύο και το κενό μεταξύ τους παρέχει μια εκτίμηση της απόστασης από τον σεισμό. Οι σεισμικές μελέτες από το 1906 δείχνουν ότι ο εξωτερικός πυρήνας είναι υγρός και ο εσωτερικός πυρήνας είναι συμπαγής.
Μαγνητικά και βαρυτικά στοιχεία
Η Γη διαθέτει ένα μαγνητικό πεδίο, το οποίο μπορεί να οφείλεται είτε σε μόνιμο μαγνήτη είτε σε ιονισμένα μόρια που κινούνται σε υγρό μέσο στο εσωτερικό της Γης. Ένας μόνιμος μαγνήτης δεν μπορούσε να υπάρχει στις υψηλές θερμοκρασίες που βρέθηκαν στο κέντρο της Γης, οπότε οι επιστήμονες κατέληξαν στο συμπέρασμα ότι ο πυρήνας είναι υγρός.
Η Γη διαθέτει επίσης ένα βαρυτικό πεδίο. Ο Isaac Newton έδωσε ένα όνομα στην έννοια της βαρύτητας και ανακάλυψε ότι η βαρύτητα επηρεάζεται από την πυκνότητα. Ήταν ο πρώτος που υπολόγισε τη μάζα της γης. Χρησιμοποιώντας μετρήσεις βαρύτητας σε συνδυασμό με τη μάζα της Γης, οι επιστήμονες διαπίστωσαν ότι το εσωτερικό της Γης πρέπει να είναι πυκνότερο από το φλοιό. Σύγκριση πυκνότητας πετρωμάτων 3 γραμμαρίων ανά κυβικό εκατοστό και πυκνότητας μετάλλων 10 γραμμαρίων ανά κυβικό εκατοστό με τη Γη Η μέση πυκνότητα 5 γραμμαρίων ανά κυβικό εκατοστό έδωσε τη δυνατότητα στους επιστήμονες να προσδιορίσουν ότι περιέχει το κέντρο της Γης μέταλλο.