Onde a crosta tem perturbado, é fácil ver camadas de materiais diferentes que se instalaram e compactaram. Os cientistas reconhecem padrões nestas rochas e sedimentos, e podem avaliar a composição de rochas e outras amostras retiradas de diferentes profundidades da Terra durante a escavação de rotina e estudos geológicos no laboratório. O Centro de Pesquisa Nuclear de Pesquisa Geológica dos Estados Unidos passou os últimos 40 anos acumulando um núcleo de rochas e um repositório de aparas e disponibilizando essas amostras para estudo. Os núcleos de rocha, que são seções cilíndricas trazidas à superfície, e cortes (partículas semelhantes a areia) são mantidos para possível reanálise, já que o aprimoramento da tecnologia permite um estudo mais aprofundado. Além de análises visuais e químicas, os cientistas também tentam simular as condições profundas sob a crosta terrestre, aquecendo e espremendo amostras para ver como elas 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 o centro da Terra, assim, os cientistas confiam em observações indiretas de matéria que estão abaixo da superfície através do uso de ondas sísmicas e seu conhecimento de como essas ondas viajam durante e depois de um terremoto. A velocidade das ondas sísmicas é afetada pelas propriedades do material pelas quais as ondas passam; a rigidez do material afeta a velocidade dessas ondas. Medir o tempo necessário para determinadas ondas chegarem a um sismógrafo 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 a distância 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 imã 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 medidas de gravidade em combinação com a massa da Terra, os cientistas determinaram que o interior da Terra deve ser mais denso que a crosta. Comparando a densidade de rochas de 3 gramas por centímetro cúbico e a densidade de metais de 10 gramas por centímetro cúbico à densidade média da Terra de 5 gramas por centímetro cúbico, os cientistas determinaram que o centro da Terra contém metal.