我們知道地殼的密度為2.8 克/立方厘米,，而整個地球的平均密度為5.5 克/立方厘米,，因此我們馬上就能推測出地球一定有一部分的密度高于5.5 克/立方厘米。
　　對于這個問題我們有多種想法,，但有一點我們是很清楚的,，即這僅僅是我們的推斷。在實驗室里測試一個普通尺寸的球體,，其所受的萬有引力小到可以忽略不計,。但對于地球來說,，其巨大的引力作用則可以將地球上的一切物質(zhì)牢牢吸住,。如果我們假設(shè)地球全部是由巖石組成的，那么地層深處一定會被外層的重量壓碎,。這種強大的力量能壓縮地球內(nèi)部并將所有的質(zhì)量全都集中到一個很小的容積當(dāng)中,，所以較深地層的密度自然比外層密度要大。這個問題好像就這樣迎刃而解了,。
　　但事實并非如此,。人們曾經(jīng)試圖在巖石上加足夠大的壓力，然后通過測出所加的壓力的數(shù)值計算出巖石內(nèi)部密度增加的數(shù)值,。但人們最終發(fā)現(xiàn),，地球外部所有地層重量不可能把地球內(nèi)部壓縮到平均為5.5 克/立方厘米大小的密度。
　　因此我們只能得出這樣的結(jié)論：地球不全是由堅硬的巖石構(gòu)成的。地球深處一定存在密度比巖石密度高得多的物質(zhì),。那么這些物質(zhì)是什么,？我們怎樣才能想辦法去了解它們呢？迄今為止,，我們所鉆到的最深的油井有9.6 公里深,，而這個值僅是地球直徑的1/670。
　　難道人類真的沒有辦法對地心有所了解嗎,？實際并不是這樣的,。地震使地球表面遭到嚴(yán)重的破壞，人們通過對地震的觀測偶然發(fā)現(xiàn),，由于各種形式的波從地心傳出,，從而使地球表面產(chǎn)生劇烈的晃動。其中有一種波的傳播方式類似于池塘中漣漪的水紋,，另一種波類似于聲波在空氣中的傳播方式,。實際上，在地震過程中,，與聲波具有相同性質(zhì)的波被稱為“初波”或“P 波”,；另一種與在水中傳播方式性質(zhì)相同的波我們稱之為“次波”或“S 波”。
　　這些波從最源頭產(chǎn)生,，經(jīng)過相當(dāng)長的傳播距離,，穿過地球內(nèi)部并最終作用在地球表面上。1855 年意大利物理學(xué)家路支·派勒米瑞發(fā)明了第一臺研究這些波的簡易儀器——地震儀,。在以后的幾年中,，地震儀迅速得到了改進。到了19 世紀(jì)90 年代,，英國工程師約翰·米爾恩在世界各地安裝了一系列的地震儀,。如今已有500 多個精確的地震儀分布在世界各地。
　　通過地震儀,，我們能知道地震波在何時何地出現(xiàn),。科學(xué)家們能指出地震波穿過地球內(nèi)部結(jié)構(gòu)的路徑,。如果地球各處物質(zhì)的特性相同,，則這些波將以固定的速度沿直線傳播。然而,，由于地球的密度隨深度的增加而增加,，部分區(qū)域由于受擠壓而壓縮，波的傳播路徑呈現(xiàn)出曲線,。從這些曲線的特征來看,，科學(xué)家們就能得出地球內(nèi)不同深度區(qū)密度的數(shù)值。如果同一深度的曲線走向發(fā)生急劇轉(zhuǎn)向，則說明這一地層不是由于被擠壓,，而是由于密度的突然改變導(dǎo)致該地層的化學(xué)結(jié)構(gòu)發(fā)生了變化,。

地球結(jié)構(gòu)示意圖

 
　　通過對地震波的分析研究，我們把地球結(jié)構(gòu)劃分為三部分,。最外面的地層叫“地殼”,，是由我們所熟悉的巖石組成的。而大約在地下32 公里處（平均來講）地層結(jié)構(gòu)發(fā)生了明顯變化,。這個變化首先被克羅地亞地理學(xué)家安卓亞·莫霍間于1909 年時探測到了,。所以被稱為“莫霍間斷層”或簡稱“莫霍斷層”。地殼下面是“地幔”,，這部分也是由巖石組成的,。一方面是由于“地幔”巖石被壓擠，另一方面是由于“地幔”的組成物質(zhì)本身的密度較大,，所以“地幔”層巖石的密度比“地殼”層巖石的密度要大,。但“地幔”密度的增大并不足以成為解釋整個地球密度高的原因。
　　1914 年,，德國地理學(xué)家本諾·古騰堡第一次證明了在地下2900 公里的深處,，地震波再一次發(fā)生明顯的轉(zhuǎn)向這一事實。地心的密度完全可以用來解釋地球密度高的現(xiàn)象,。由于注意到“P 波”能通過地心而“S 波”不具備這一能力,，所以科學(xué)家們推斷出了地心的結(jié)構(gòu)。由于“S 波”不能通過液體傳播,，而“P 波”能通過液體傳播,，所以這恰恰說明了地心是由
液體組成的（地球的“地殼”、“地幔”,、“地心”之間的關(guān)系與雞蛋中“蛋殼”,、“蛋清”、“蛋黃”的關(guān)系是一樣的,，而且僅在一些點上是相同的）,。
　　那么下一個要解決的問題就是要確定地心是由什么物質(zhì)組成的。因為地心一定是由密度比巖石大而熔點比巖石低的物質(zhì)組成的,。所以通常會認為地心是由不同的金屬組成的,。因此,，我們可設(shè)想地球有一個由液體金屬構(gòu)成的地心,。那么到底是哪種金屬呢？
實際上,，在地震資料能夠?qū)Φ厍騼?nèi)部結(jié)構(gòu)很好地作出解釋之前就已經(jīng)給出了一個可能性的答案,。偶爾會有隕石墜落在地球表面上（我將在后面部分進行詳細說明），它們的主要成分是由巖石構(gòu)成的，而且通常含有10％左右的金屬物質(zhì),。隕石中一般含有鐵并總會伴有相關(guān)金屬鎳,，它們含量比例為9∶1。
法國地理學(xué)家蓋布瑞德·奧古斯都·道布瑞早在1886 年就提出這樣一個設(shè)想,，即地心是由鎳鐵混合物組成的,。這種結(jié)論看來很有道理，所以現(xiàn)在科學(xué)家們假定地心是由90％的鐵和10％的鎳組成的,。然而關(guān)于地心的組成成分還存在著意見分歧,，其中有一種理論認為地心是由氧或硫化物或者是它們的混合物組成的。所以,，“地心到底是由什么物質(zhì)組成的”,，這還是一個有待于我們進一步研究和探討的課題。