Det är allmänt accepterat att jordens inre består av flera lager: skorpan, manteln och kärnan. Eftersom skorpan är lättillgänglig har forskare kunnat utföra praktiska experiment för att bestämma dess sammansättning; studier på den mer avlägsna manteln och kärnan har mer begränsade prover, så forskare förlitar sig också på analyser av seismiska vågor och gravitation, liksom magnetiska studier.
TL; DR (för lång; Läste inte)
Forskare kan analysera jordskorpan direkt, men de förlitar sig på seismiska och magnetiska analyser för att undersöka jordens inre.
Laboratorieexperiment på stenar och mineraler
Där skorpan har störts är det lätt att se lager av olika material som har lagt sig och komprimerats. Forskare känner igen mönster i dessa bergarter och sediment, och de kan utvärdera sammansättningen av stenar och andra prover som tagits från olika djup på jorden under rutinmässig utgrävning och geologiska studier i labb. United States Geological Survey Core Research Center har tillbringat de senaste 40 åren för att samla en bergkärna och sticklingar förvar och göra dessa prover tillgängliga för studier. Bergkärnor, som är cylindriska sektioner som förs upp till ytan, och sticklingar (sandliknande partiklar) förvaras för potentiell omanalys eftersom förbättrad teknik möjliggör mer ingående studier. Förutom visuella och kemiska analyser försöker forskare också simulera förhållanden djupt under jordskorpan genom att värma och klämma prover för att se hur de beter sig under dessa förhållanden. Mer information om jordens sammansättning kommer från att studera meteoriter, som ger information om det troliga ursprunget till vårt solsystem.
Mäta seismiska vågor
Det är omöjligt att borra till mitten av jorden, så forskare förlitar sig på indirekta observationer av materiell lögn under ytan genom användning av seismiska vågor och deras kunskap om hur dessa vågor färdas under och efter en jordbävning. Hastigheten för seismiska vågor påverkas av egenskaperna hos det material vågorna passerar genom; materialstyvheten påverkar hastigheten på dessa vågor. Att mäta den tid det tar för vissa vågor att komma till en seismometer efter en jordbävning kan indikera specifika egenskaper hos de material som vågorna stött på. När en våg stöter på ett lager med en annan sammansättning kommer den att ändra riktning och / eller hastighet. Det finns två typer av seismiska vågor: P-vågor eller tryckvågor som går genom både vätskor och fasta ämnen och S-vågor eller skjuvvågor som går genom fasta ämnen men inte vätskor. P-vågor är den snabbaste av de två, och klyftan mellan dem ger en uppskattning av avståndet till jordbävningen. Seismiska studier från 1906 visar att den yttre kärnan är flytande och den inre kärnan är fast.
Magnetiska och gravitationella bevis
Jorden har ett magnetfält, vilket kan bero på antingen en permanent magnet eller joniserade molekyler som rör sig i ett flytande medium vid jordens inre. En permanent magnet kunde inte existera vid de höga temperaturer som finns i mitten av jorden, så forskare har dragit slutsatsen att kärnan är flytande.
Jorden har också ett gravitationsfält. Isaac Newton gav ett namn till begreppet gravitation och upptäckte att tyngdkraften påverkas av densiteten. Han var den första som beräknade jordens massa. Med hjälp av tyngdkraftsmätningar i kombination med jordens massa bestämde forskare att jordens inre måste vara tätare än skorpan. Jämförelse av bergartens densitet på 3 gram per kubikcentimeter och metaldens densitet på 10 gram per kubikcentimeter med jordens genomsnittlig densitet på 5 gram per kubikcentimeter gjorde det möjligt för forskare att bestämma att jordens centrum innehåller metall.