Если не пробурили дальше 20 км то как вы знаете что у Земли есть ядро и мантия?

Есть геофизические методы изучения строения Земли. Гравиметрия, магнитометрия, электрометрия, сейсмология...
Кроме того, есть и геологические методы... пласты горных пород - они ведь не везде (далеко не везде) субпараллельно дневной поверхности залегают, например - Кольскую сверхглубокую скважину бурили там где слои горных пород изгибаются так, что в центре более молодые, а более древние на крыльях (т. е. в синклинали) и все вскрытые породы можно было проследить и на поверхности Земли. А для чего это надо? Так, как раз для геофизики, чтобы знать как меняются характеристики у одних и тех же пород на разных глубинах (с глубиной ведь и давление и температура растут). Ну и понятно, забой у скважины около 10 км, а по горизонтали можно и более древние породы проследить...
Геологосъемочные работы (яркий пример - "Большой каньон" в штатах), тектоника... слои то поднимаются и размываются, то опускаются... глобальная тектоника... измеряя расстояние (и еще некоторые параметры) от глубинных разломов, что в океане ("срединных океанических хребтов") можно определять как изменяется возраст и какие породы были вынесены на поверхность, как двигались литосферные плиты.
И еще методы есть - геохимические, аналитичесике и т. п.
Короче - комплекс наук о Земле, геология.