Il est largement admis que l'intérieur de la Terre est composé de plusieurs couches: la croûte, le manteau et le noyau. Puisque la croûte est facilement accessible, les scientifiques ont pu effectuer des expériences pratiques pour déterminer sa composition; les études sur le manteau et le noyau plus éloignés ont des opportunités d'échantillons plus limitées, de sorte que les scientifiques s'appuient également sur des analyses des ondes sismiques et de la gravité, ainsi que sur des études magnétiques.
TL; DR (trop long; n'a pas lu)
Les scientifiques peuvent analyser directement la croûte terrestre, mais ils s'appuient sur des analyses sismiques et magnétiques pour étudier l'intérieur de la Terre.
Expériences de laboratoire sur les roches et les minéraux
Là où la croûte a été perturbée, il est facile de voir des couches de différents matériaux qui se sont déposées et se sont compactées. Les scientifiques reconnaissent des modèles dans ces roches et sédiments, et ils peuvent évaluer la composition des roches et des d'autres échantillons prélevés à différentes profondeurs de la Terre lors de fouilles de routine et d'études géologiques dans le laboratoire. Le United States Geological Survey Core Research Center a passé les 40 dernières années à amasser un dépôt de carottes et de déblais de roche et à rendre ces échantillons disponibles pour étude. Les carottes rocheuses, qui sont des sections cylindriques ramenées à la surface, et les déblais (particules semblables à du sable) sont conservés pour une éventuelle réanalyse, car l'amélioration de la technologie permet une étude plus approfondie. En plus des analyses visuelles et chimiques, les scientifiques tentent également de simuler des conditions profondes sous la croûte terrestre en chauffant et en pressant des échantillons pour voir comment ils se comportent dans ces conditions. Plus d'informations sur la composition de la Terre proviennent de l'étude des météorites, qui fournissent des informations sur l'origine probable de notre système solaire.
Mesure des ondes sismiques
Il est impossible de forer jusqu'au centre de la terre, les scientifiques s'appuient donc sur des observations indirectes de la matière se trouvant sous la surface grâce à l'utilisation des ondes sismiques et leur connaissance de la façon dont ces ondes se déplacent pendant et après un tremblement de terre. La vitesse des ondes sismiques est affectée par les propriétés du matériau traversé par les ondes; la rigidité du matériau affecte la vitesse de ces ondes. Mesurer le temps nécessaire à certaines ondes pour atteindre un sismomètre après un tremblement de terre peut indiquer les propriétés spécifiques des matériaux rencontrés par les ondes. Lorsqu'une onde rencontre une couche de composition différente, elle change de direction et/ou de vitesse. Il existe deux types d'ondes sismiques: les ondes P, ou ondes de pression, qui traversent à la fois les liquides et les solides, et les ondes S, ou ondes de cisaillement qui traversent les solides mais pas les liquides. Les ondes P sont les plus rapides des deux, et l'écart entre elles fournit une estimation de la distance jusqu'au séisme. Des études sismiques de 1906 indiquent que le noyau externe est liquide et le noyau interne est solide.
Preuves magnétiques et gravitationnelles
La Terre possède un champ magnétique, qui peut être dû soit à un aimant permanent, soit à des molécules ionisées qui se déplacent dans un milieu liquide à l'intérieur de la Terre. Un aimant permanent ne pourrait pas exister aux températures élevées trouvées au centre de la Terre, les scientifiques ont donc conclu que le noyau est liquide.
La Terre possède également un champ gravitationnel. Isaac Newton a donné un nom au concept de gravité et a découvert que la gravité est influencée par la densité. Il fut le premier à calculer la masse de la terre. En utilisant des mesures de gravité en combinaison avec la masse de la Terre, les scientifiques ont déterminé que l'intérieur de la Terre doit être plus dense que la croûte. Comparaison de la densité des roches de 3 grammes par centimètre cube et de la densité des métaux de 10 grammes par centimètre cube à celle de la Terre densité moyenne de 5 grammes par centimètre cube a permis aux scientifiques de déterminer que le centre de la Terre contient métal.
