É amplamente aceito que o interior da Terra é composto por várias camadas: a crosta, o manto e o núcleo. Uma vez que a crosta é facilmente acessível, os cientistas foram capazes de realizar experimentos práticos para determinar sua composição; estudos sobre o manto e núcleo mais distantes têm amostras de oportunidades mais limitadas, então os cientistas também contam com análises de ondas sísmicas e gravidade, bem como estudos magnéticos.
TL; DR (muito longo; Não li)
Os cientistas podem analisar a crosta terrestre diretamente, mas contam com análises sísmicas e magnéticas para investigar o interior da Terra.
Experimentos de laboratório em rochas e minerais
Onde a crosta foi perturbada, é fácil ver camadas de diferentes materiais que se assentaram e compactaram. Os cientistas reconhecem padrões nessas rochas e sedimentos, e podem avaliar a composição das rochas e outras amostras retiradas de diferentes profundidades da Terra durante a escavação de rotina e estudos geológicos no laboratório. O Centro de Pesquisa do Núcleo de Pesquisa Geológica dos Estados Unidos passou os últimos 40 anos acumulando um núcleo de rocha e um repositório de cascalhos e disponibilizando essas amostras para estudo. Núcleos de rocha, que são seções cilíndricas trazidas para a superfície, e cortes (partículas semelhantes a areia) são mantidos para potencial reanálise, pois a tecnologia aprimorada permite um estudo mais aprofundado. Além das análises visuais e químicas, os cientistas também tentam simular as condições nas profundezas da crosta terrestre, aquecendo e comprimindo amostras para ver como se comportam nessas condições. Mais informações sobre a composição da Terra vêm do estudo de meteoritos, que fornecem informações sobre a provável origem do nosso sistema solar.
Medindo Ondas Sísmicas
É impossível perfurar até o centro da Terra, então os cientistas contam com observações indiretas da matéria que se encontra abaixo da superfície através do uso de ondas sísmicas e seu conhecimento de como essas ondas viajam durante e após um tremor de terra. A velocidade das ondas sísmicas é afetada pelas propriedades do material pelo qual as ondas passam; a rigidez do material afeta a velocidade dessas ondas. Medir o tempo que leva para certas ondas chegarem a um sismômetro após um terremoto pode indicar propriedades específicas dos materiais que as ondas encontraram. Onde uma onda encontra uma camada com uma composição diferente, ela mudará de direção e / ou velocidade. Existem dois tipos de ondas sísmicas: ondas P, ou ondas de pressão, que passam por líquidos e sólidos, e ondas S, ou ondas de cisalhamento que passam por sólidos, mas não por líquidos. As ondas P são as mais rápidas das duas, e o intervalo entre elas fornece uma estimativa da distância até o terremoto. Estudos sísmicos de 1906 indicam que o núcleo externo é líquido e o núcleo interno é sólido.
Evidência Magnética e Gravitacional
A Terra possui um campo magnético, que pode ser devido a um ímã permanente ou moléculas ionizadas que se movem em um meio líquido no interior da Terra. Um ímã permanente não poderia existir nas altas temperaturas encontradas no centro da Terra, então os cientistas concluíram que o núcleo é líquido.
A Terra também possui um campo gravitacional. Isaac Newton deu um nome ao conceito de gravidade e descobriu que a gravidade é influenciada pela densidade. Ele foi o primeiro a calcular a massa da Terra. Usando medições de gravidade em combinação com a massa da Terra, os cientistas determinaram que o interior da Terra deve ser mais denso do que a crosta. Comparando a densidade das rochas de 3 gramas por centímetro cúbico e a densidade dos metais de 10 gramas por centímetro cúbico com a da Terra densidade média de 5 gramas por centímetro cúbico permitiu aos cientistas determinar que o centro da Terra contém metal.