Hvordan kender forskere strukturen i jordens indre?

Det er bredt accepteret, at Jordens indre er sammensat af flere lag: skorpen, kappe og kerne. Da skorpen er let tilgængelig, har forskere været i stand til at udføre praktiske eksperimenter for at bestemme dens sammensætning; undersøgelser af den fjernere mantel og kerne har mere begrænsede muligheder for prøver, så videnskabsmænd er også afhængige af analyser af seismiske bølger og tyngdekraften samt magnetiske undersøgelser.

TL; DR (for lang; ikke læst)

Forskere kan analysere jordskorpen direkte, men de er afhængige af seismiske og magnetiske analyser for at undersøge Jordens indre.
Laboratorieeksperimenter på klipper og mineraler

Hvor skorpen er blevet forstyrret, det er let at se lag af forskellige materialer, der har bundfældet og komprimeret. Forskere genkender mønstre i disse klipper og sediment, og de kan evaluere sammensætningen af klipper og andre prøver taget fra forskellige dybder af Jorden under rutinemæssige udgravninger og geologiske undersøgelser i laboratoriet. Det amerikanske kerneundersøgelsescenter for geologisk undersøgelse har brugt de sidste 40 år på at samle en stenkerne og stiklinger og stille disse prøver til rådighed til undersøgelse. Bergkerner, som er cylindriske sektioner bragt til overfladen, og stiklinger (sandlignende partikler) holdes til potentiel genanalyse, da forbedring af teknologi giver mulighed for en mere dybdegående undersøgelse. Foruden visuelle og kemiske analyser forsøger forskere også at simulere forhold dybt under jordskorpen ved at opvarme og klemme prøver for at se, hvordan de opfører sig under disse forhold. Mere information om jordens sammensætning kommer fra undersøgelse af meteoritter, der giver information om vores solsystemes sandsynlige oprindelse.
Måling af seismiske bølger

Det er umuligt at bore til midten af jorden, så forskere stoler på på indirekte observationer af stof, der ligger under overfladen ved hjælp af seismiske bølger og deres viden om, hvordan disse bølger bevæger sig under og efter et jordskælv. Seismiske bølgers hastighed påvirkes af egenskaberne for det materiale, bølgerne passerer gennem; materialets stivhed påvirker hastigheden af disse bølger. Måling af den tid det tager for bestemte bølger at komme til et seismometer efter et jordskælv kan indikere specifikke egenskaber for materialerne, som bølgerne stødte på. Hvor en bølge møder et lag med en anden sammensætning, vil den ændre retning og /eller hastighed. Der er to typer seismiske bølger: P-bølger eller trykbølger, der går gennem både væsker og faste stoffer, og S-bølger, eller forskydningsbølger, der går gennem faste stoffer, men ikke væsker. P-bølger er den hurtigste af de to, og mellemrummet mellem dem giver et skøn over afstanden til jordskælvet. Seismiske undersøgelser fra 1906 indikerer, at den ydre kerne er flydende og den indre kerne er solid.
Magnetisk og gravitationsbevis

Jorden besidder et magnetfelt, som kan skyldes enten en permanent magnet eller ioniserede molekyler, som bevæge sig i et flydende medium ved Jordens indre. En permanent magnet kunne ikke eksistere ved de høje temperaturer, der findes midt på Jorden, så forskere har konkluderet, at kernen er flydende.

Jorden har også et tyngdefelt. Isaac Newton gav navn til tyngdekraften og opdagede, at tyngdekraften er påvirket af tæthed. Han var den første til at beregne jordens masse. Ved hjælp af tyngdekraftsmålinger i kombination med Jordens masse bestemte forskere, at det indre af Jorden skal være tættere end skorpen. Når man sammenligner klippetætheden på 3 gram pr. Kubikcentimeter og metalltætheden på 10 gram pr. Kubikcentimeter med Jordens gennemsnitlige massefylde på 5 gram pr. Kubikcentimeter, gjorde det muligt for forskere at bestemme, at Jordens centrum indeholder metal.