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 lointains ont des échantillons d'opportunités plus limités, donc les scientifiques s'appuient aussi sur des analyses d'ondes sismiques et de gravité, ainsi que des études magnétiques.
TL; DR (trop long; ne pas lire)
Les scientifiques peuvent directement analyser 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
Où la croûte été perturbé, il est facile de voir des couches de différents matériaux qui se sont tassés et compactés. Les scientifiques reconnaissent les caractéristiques de ces roches et sédiments et ils peuvent évaluer la composition des roches et d'autres échantillons prélevés à différentes profondeurs de la Terre lors d'excavations de routine et d'études géologiques en laboratoire. Le centre de recherche principal du United States Geological Survey a passé les 40 dernières années à amasser un dépôt de carottes de roche et de déblais et à rendre ces échantillons disponibles pour l'étude. Des noyaux de roche, qui sont des sections cylindriques ramenées à la surface, et des déblais (particules de type 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.
Mesurer les ondes sismiques
Il est impossible de forer 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 d'ondes sismiques et à leur connaissance de la façon dont ces ondes se déplacent pendant et après un séisme. La vitesse des ondes sismiques est affectée par les propriétés du matériau que les ondes traversent; la rigidité du matériau affecte la vitesse de ces ondes. La mesure du temps nécessaire à certaines ondes pour atteindre un sismomètre après un séisme peut indiquer des propriétés spécifiques des matériaux rencontrés par les ondes. Lorsqu'une vague rencontre une couche avec une 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 au séisme. Les études sismiques de 1906 indiquent que le noyau externe est liquide et le noyau interne est solide.
Preuve magnétique et gravitationnelle
La Terre possède un champ magnétique, qui peut être dû à un aimant permanent ou 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, ainsi les scientifiques ont conclu que le noyau est liquide.
La terre possède également un champ gravitationnel. Isaac Newton a donné un nom au concept de la 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 terrestre. La 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 la densité moyenne de la Terre de 5 grammes par centimètre cube a permis aux scientifiques de déterminer que le centre de la Terre contient du métal.
