Ο μανδύας είναι το παχύ στρώμα θερμού, συμπαγούς βράχου μεταξύ του φλοιός της γης και τον τετηγμένο σίδηρο πυρήνας. Αποτελεί το μεγαλύτερο μέρος της Γης, αντιπροσωπεύοντας τα δύο τρίτα της μάζας του πλανήτη. Ο μανδύας ξεκινά περίπου 30 χιλιόμετρα κάτω και έχει πάχος περίπου 2.900 χιλιομέτρων.
Η Γη έχει την ίδια συνταγή με στοιχεία όπως ο Ήλιος και οι άλλοι πλανήτες (αγνοώντας το υδρογόνο και το ήλιο, που έχουν ξεφύγει από τη βαρύτητα της Γης). Αν αφαιρέσουμε το σίδερο στον πυρήνα, μπορούμε να υπολογίσουμε ότι ο μανδύας είναι ένα μείγμα μαγνησίου, πυριτίου, σιδήρου και οξυγόνου που αντιστοιχεί περίπου στη σύνθεση λυχνίτης.
Αλλά ακριβώς ποιο μίγμα ορυκτών υπάρχει σε ένα δεδομένο βάθος είναι μια περίπλοκη ερώτηση που δεν είναι σταθερή. Βοηθά να έχουμε δείγματα από το μανδύα, κομμάτια βράχου που φέρονται σε ορισμένες ηφαιστειακές εκρήξεις, από βάθη 300 χιλιομέτρων και πιο πέρα. Αυτά δείχνουν ότι το ανώτατο τμήμα του μανδύα αποτελείται από τους τύπους των βράχων περιδοτίτη και εκλογίτη. Ακόμα, το πιο συναρπαστικό πράγμα που παίρνουμε από το μανδύα είναι διαμάντια.
Το άνω μέρος του μανδύα αναδεύεται αργά από τις κινήσεις των πλακών που εμφανίζονται πάνω από αυτό. Αυτό οφείλεται σε δύο είδη δραστηριοτήτων. Πρώτον, υπάρχει η προς τα κάτω κίνηση των επαγωγικών πλακών που ολισθαίνουν το ένα κάτω από το άλλο. Δεύτερον, υπάρχει η προς τα πάνω κίνηση του βράχου του μανδύα που συμβαίνει όταν δύο τεκτονικές πλάκες διαχωρίζονται και εξαπλώνονται. Όλη αυτή η ενέργεια δεν αναμιγνύει επιμελώς το ανώτερο μανδύα, ωστόσο, και οι γεωχημικοί σκέφτονται τον ανώτερο μανδύα ως μια βραχώδη εκδοχή μαρμάρινου κέικ.
ο παγκόσμια πρότυπα ηφαιστείας αντικατοπτρίζουν τη δράση του τεκτονικές πλάκες, εκτός από μερικές περιοχές του πλανήτη που ονομάζονται hotspots. Τα Hotspots μπορεί να αποτελούν ένδειξη για την άνοδο και πτώση του υλικού πολύ πιο βαθιά στο μανδύα, πιθανώς από τον πυθμένα του. Ή μήπως δεν μπορούν. Υπάρχει έντονη επιστημονική συζήτηση σχετικά με τα σημερινά σημεία.
Η πιο ισχυρή τεχνική μας για την εξερεύνηση του μανδύα παρακολουθεί σεισμικά κύματα από τους σεισμούς του κόσμου. Οι δύο διαφορετικές είδη σεισμικού κύματος, Τα κύματα Ρ (ανάλογα με τα ηχητικά κύματα) και τα κύματα S (όπως τα κύματα σε ένα κλονισμένο σχοινί), ανταποκρίνονται στις φυσικές ιδιότητες των πετρωμάτων που διέρχονται. Αυτά τα κύματα αντανακλούν ορισμένους τύπους επιφανειών και διαχωρίζουν (κάμπτουν) όταν χτυπούν άλλους τύπους επιφανειών. Χρησιμοποιούμε αυτά τα εφέ για να χαρτογραφήσουμε τα εσωτερικά της Γης.
Τα εργαλεία μας είναι αρκετά καλά για τη θεραπεία του μανδύα της Γης, όπως κάνουν οι γιατροί με υπερηχογραφικές εικόνες των ασθενών τους. Μετά από έναν αιώνα συλλογής σεισμών, είμαστε σε θέση να κάνουμε μερικούς εντυπωσιακούς χάρτες του μανδύα.
Τα ορυκτά και τα πετρώματα αλλάζουν υπό υψηλή πίεση. Για παράδειγμα, το κοινό μέταλλο μανδύα ολιβίνη αλλάζει σε διαφορετικές κρυσταλλικές μορφές σε βάθος περίπου 410 χιλιομέτρων και πάλι σε 660 χιλιόμετρα.
Μελετάμε τη συμπεριφορά των ορυκτών υπό συνθήκες μανδύας με δύο μεθόδους: μοντέλα υπολογιστών που βασίζονται στις εξισώσεις φυσικής ορυκτών και εργαστηριακά πειράματα. Έτσι, οι σύγχρονες μελέτες μανδύα διεξάγονται από σεισμολόγους, προγραμματιστές υπολογιστών και ερευνητές εργαστηρίων που μπορούν τώρα αναπαράγουν τις συνθήκες οπουδήποτε στο μανδύα με εργαστηριακό εξοπλισμό υψηλής πίεσης όπως ο διαμάντι-άκμονας κύτταρο.
Ένας αιώνας έρευνας μας βοήθησε να γεμίσουμε μερικά από τα κενά στο μανδύα. Έχει τρία κύρια στρώματα. Ο ανώτερος μανδύας εκτείνεται από τη βάση της κρούστας (Moho) σε βάθος 660 χιλιομέτρων. Η ζώνη μετάβασης βρίσκεται μεταξύ 410 και 660 χιλιομέτρων, στα βάθη των οποίων παρατηρούνται σημαντικές φυσικές μεταβολές στα ορυκτά.
Το χαμηλότερο μανδύα εκτείνεται από 660 χιλιόμετρα έως περίπου 2.700 χιλιόμετρα. Σε αυτό το σημείο, τα σεισμικά κύματα επηρεάζονται τόσο έντονα ώστε οι περισσότεροι ερευνητές πιστεύουν ότι οι βράχοι κάτω από αυτό είναι διαφορετικοί στη χημεία τους, όχι μόνο στην κρυσταλλογραφία τους. Αυτή η αμφιλεγόμενη στρώση στο κάτω μέρος του μανδύα, πάχους περίπου 200 χιλιομέτρων, έχει το περίεργο όνομα "D-double-prime".
Επειδή ο μανδύας είναι ο όγκος της Γης, η ιστορία της είναι θεμελιώδης για τη γεωλογία. Κατά τη γέννηση της Γης, ο μανδύας άρχισε ως ένας ωκεανός υγρού μάγμα πάνω από τον πυρήνα σιδήρου. Δεδομένου ότι στερεοποιήθηκε, στοιχεία που δεν ταιριάζουν στα μεγάλα ορυκτά που συλλέγονται ως σκουπίδια στην κορυφή-το φλοιό. Μετά από αυτό, ο μανδύας άρχισε την αργή κυκλοφορία που είχε για τα τελευταία τέσσερα δισεκατομμύρια χρόνια. Το άνω μέρος του μανδύα ψύχεται επειδή αναδεύεται και ενυδατώνεται από τις τεκτονικές κινήσεις των επιφανειών.
Ταυτόχρονα, μάθαμε πολλά για τη δομή των αδελφών πλανητών της Γης, του Υδραργύρου, της Αφροδίτης και του Άρη. Σε σύγκριση με αυτά, η Γη διαθέτει ένα ενεργό λιπαντικό μανδύα που είναι πολύ ξεχωριστό χάρη στο νερό, το ίδιο συστατικό που διακρίνει την επιφάνεια του.