On yleisesti hyväksyttyä, että maapallon sisätilat koostuvat useista kerroksista: kuori, vaippa ja ydin. Koska kuori on helposti saatavilla, tutkijat ovat pystyneet tekemään käytännön kokeita sen koostumuksen määrittämiseksi; etäisemmällä vaipalla ja ytimellä tehdyillä tutkimuksilla on rajallisemmat mahdollisuudet, joten tutkijat luottavat myös seismisten aaltojen ja painovoiman analyyseihin sekä magneettisiin tutkimuksiin.
TL; DR (liian pitkä; Ei lukenut)
Tutkijat voivat analysoida maankuorta suoraan, mutta he luottavat seismisiin ja magneettisiin analyyseihin tutkiakseen maapallon sisäosaa.
Kivien ja mineraalien laboratoriotestit
Jos kuori on häiriintynyt, on helppo nähdä kerrostumia eri materiaaleista, jotka ovat asettuneet ja tiivistyneet. Tutkijat tunnistavat näiden kivien ja sedimenttien kuviot ja voivat arvioida kivien ja - muut näytteet, jotka on otettu maapallon eri syvyyksistä rutiininomaisten kaivausten ja geologisten tutkimusten aikana lab. Yhdysvaltain geologisen tutkimuskeskuksen ydintutkimuskeskus on viettänyt viimeiset 40 vuotta kallioperän ja pistokkaiden varastoinnin ja näiden näytteiden asettamisen tutkittavaksi. Kallioperät, jotka ovat sylinterimäisiä osia, jotka tuodaan pinnalle, ja pistokkaat (hiekan kaltaiset hiukkaset) pidetään mahdollista analyysia varten, koska tekniikan parantaminen mahdollistaa perusteellisemman tutkimuksen. Visuaalisten ja kemiallisten analyysien lisäksi tutkijat yrittävät myös simuloida syvällä maankuoren alla olevia olosuhteita kuumentamalla ja puristamalla näytteitä nähdäksesi, miten he käyttäytyvät kyseisissä olosuhteissa. Lisätietoja maapallon koostumuksesta saadaan tutkimalla meteoriitteja, jotka antavat tietoa aurinkokuntamme todennäköisestä alkuperästä.
Seismisten aaltojen mittaaminen
On mahdotonta porata maan keskelle, joten tutkijat luottavat välillisiin aineen havainnoihin pinnan alapuolella käyttämällä seismisiaaltoja ja heidän tietämystään siitä, kuinka nämä aallot kulkevat maanjäristys. Seismisten aaltojen nopeuteen vaikuttavat aallon läpi kulkevan materiaalin ominaisuudet; materiaalin jäykkyys vaikuttaa näiden aaltojen nopeuteen. Mittaamalla aika, joka tiettyjen aaltojen saavuttamiseksi seismometriin tapahtuu maanjäristyksen jälkeen, voi osoittaa aaltojen kohtaamien materiaalien erityiset ominaisuudet. Kun aalto kohtaa kerroksen, jolla on erilainen koostumus, se muuttaa suuntaa ja / tai nopeutta. Seismisiä aaltoja on kahden tyyppisiä: P-aallot tai paineaallot, jotka kulkevat sekä nesteiden että kiintoaineiden läpi, ja S-aallot tai leikkausaallot, jotka kulkevat kiinteiden aineiden läpi, mutta eivät nesteitä. P-aallot ovat nopeampi näistä kahdesta, ja niiden välinen rako antaa arvion etäisyydestä maanjäristykseen. Seismiset tutkimukset vuodelta 1906 osoittavat, että uloin ydin on nestemäinen ja sisempi ydin kiinteä.
Magneettinen ja painovoimainen näyttö
Maapallolla on magneettikenttä, joka voi johtua joko kestomagneetista tai ionisoiduista molekyyleistä, jotka liikkuvat nestemäisessä väliaineessa maapallon sisäpuolella. Pysyvää magneettia ei voinut olla maapallon keskipisteen korkeissa lämpötiloissa, joten tutkijat ovat päätyneet siihen, että ydin on nestemäinen.
Maapallolla on myös painovoimakenttä. Isaac Newton antoi nimen painovoiman käsitteelle ja huomasi, että tiheys vaikuttaa painovoimaan. Hän laski ensimmäisenä maan massan. Käyttämällä painovoiman mittauksia yhdessä maapallon massan kanssa tutkijat päättivät, että maapallon sisäosan on oltava tiheämpää kuin kuori. Verraten kivien tiheyttä 3 grammaa kuutiosenttimetriä ja metallien tiheyttä 10 grammaa kuutiosenttimetriä kohti maapallon keskimääräinen tiheys 5 grammaa kuutiosenttimetriä kohti antoi tutkijoille mahdollisuuden määrittää, että maapallon keskipiste sisältää metalli.