É amplamente aceito que o interior da Terra é composto de várias camadas: a crosta, o manto e o núcleo. Como a crosta é facilmente acessível, os cientistas foram capazes de realizar experimentos práticos para determinar sua composição; os estudos sobre o manto e o núcleo mais distantes têm amostras de oportunidades mais limitadas; portanto, os cientistas também contam com análises de ondas sísmicas e da gravidade, além de estudos magnéticos.
TL; DR (muito longo; não leu)
Os cientistas podem analisar diretamente a crosta terrestre, mas contam com análises sísmicas e magnéticas para investigar o interior da Terra.
Experiências de laboratório em rochas e minerais
Onde a crosta foi perturbada, é fácil ver camadas de diferentes materiais que foram assentados e compactados. Os cientistas reconhecem padrões nessas rochas e sedimentos e podem avaliar a composição de rochas e outras amostras colhidas em diferentes profundidades da Terra durante escavações de rotina e estudos geológicos em laboratório. O Centro de Pesquisa do Núcleo de Pesquisas Geológicas dos Estados Unidos passou os últimos 40 anos acumulando um repositório de núcleos e cascalhos de rochas e disponibilizando essas amostras para estudo. Núcleos de rocha, que são seções cilíndricas trazidas para a superfície, e estacas (partículas semelhantes a areia) são mantidos para possíveis re-análises, pois o aprimoramento da tecnologia permite um estudo mais aprofundado. Além das análises visuais e químicas, os cientistas também tentam simular condições profundas sob a crosta terrestre aquecendo e espremendo amostras para ver como elas se comportam sob essas condições. Mais informações sobre a composição da Terra vêm do estudo de meteoritos, que fornecem informações sobre a provável origem do nosso sistema solar.
Medição de ondas sísmicas
É impossível perfurar o centro da terra, então os cientistas confiam em observações indiretas da matéria abaixo da superfície através do uso de ondas sísmicas e seu conhecimento de como essas ondas viajam durante e após um terremoto. 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 encontrados pelas ondas. Quando uma onda encontra uma camada com uma composição diferente, ela muda 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 líquidos. As ondas P são as mais rápidas das duas, e a diferença entre elas fornece uma estimativa da distância do terremoto. Os estudos sísmicos de 1906 indicam que o núcleo externo é líquido e o núcleo interno é sólido.
Evidências magnéticas e gravitacionais
A Terra possui um campo magnético, que pode ser devido a um ímã permanente ou moléculas ionizadas que mova-se 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 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. Comparar a densidade de rochas de 3 gramas por centímetro cúbico e a densidade de metais de 10 gramas por centímetro cúbico com a densidade média da Terra de 5 gramas por centímetro cúbico permitiu aos cientistas determinar que o centro da Terra contém metal.
