Als je de film Avatar op het grote scherm hebt gezien, je was meer dan waarschijnlijk onder de indruk van het 3D-spektakel van de planeet Pandora.

Voor velen, de meest spectaculaire locatie op de fictieve planeet is het Hallelujah-gebergte - reus, vierkant, drijvende rotsen gehuld in mist, bedekt met rijke vegetatie en snelstromende watervallen die in het niets vallen, waaromheen vliegende reptielen en futuristische militaire vliegtuigen strijden.

Het is adembenemend, pure fantasie - of toch niet?

Dichter bij huis ligt het Zhangjiajie UNESCO Global Geopark in het zuiden van China. Hier vind je gigantische, vierkant, pilaarachtige rotsformaties, gehuld in mist, bedekt met rijke vegetatie en snelstromende watervallen die wegvallen in het niets. Terwijl ze stevig aan de grond zijn bevestigd, hun grootte en geometrie geven ze een buitenaards uiterlijk dat de wetten van de fysica lijkt te tarten.

Het komt het dichtst bij Pandora op aarde.

Er is niets magisch aan deze pilaren, maar het is pas nu dat wetenschappers volledig beginnen te begrijpen hoe en wanneer deze wonderen zijn gemaakt. Vergeet CGI en slecht passende 3D-brillen, om Pandora op aarde te creëren, heb je tektoniek nodig, water en tijd.

Veel tijd.

Aangewezen als UNESCO-werelderfgoed en UNESCO Global Geopark, Zhangjiajie is de thuisbasis van meer dan 3, 000 stenen pilaren en pieken, tot 350 meter hoog, die een "piekbos" vormen en nu, Jaarlijks bezoeken 6 miljoen bezoekers het park.

Maar zijn populariteit is relatief nieuw.

Professor He Qing Huang, van het Instituut voor Geografische Wetenschappen en Onderzoek naar Natuurlijke Hulpbronnen in Peking, zegt dat de publieke – en wetenschappelijke – belangstelling voor het park pas in de afgelopen decennia is toegenomen.

"In 1979 werd het beroemd door een schilderij van Wu Guanzhong, een meester in de Chinese moderne kunst, en nu is het een van de meest populaire natuurlijke wonderen in China, " hij zegt.

In 2009, Dr. Jan-Hendrik May, geomorfoloog van de Universiteit van Melbourne, was een gastonderzoeker aan de Chinese Academie van Wetenschappen. Hij en zijn gastheer, Professor Huang, raakte aan de praat over de pilaren. Toen bleek dat niemand echt wist hoe deze pilaren ontstonden, of hoe oud ze waren, Dr. May en professor Huang besloten het te onderzoeken.

Een jaar later, ze organiseerden een internationale workshop in Zhangjiajie om precies te beoordelen welke kennis al over de regio bestond en welke lessen konden worden getrokken uit vergelijkbare landvormen over de hele wereld. Van deze bijeenkomst er werd een plan gevormd om het park te bezoeken en zijn geheimen te onthullen.

"De vraag die steeds opkwam, en waar de lokale ambtenaren erg in geïnteresseerd waren, was 'hoe oud is het landschap? Wanneer begon het zich te ontwikkelen?'", zegt Dr. May.

"Zijn deze verbazingwekkende pilaren duizenden jaren, miljoenen jaren, of tientallen miljoenen jaren oud? Dat wist niemand."

De eerste stap was het verzamelen van stenen van verschillende niveaus van de pilaren. Maar zonder het gebruik van de agile, draakachtige banshees en leonopteryx die Sully en Neytiri gebruiken om hun weg door de bergen te navigeren in de film, Dr. May en professor Huang stonden voor een grote uitdaging:hoe krijg je rotsmonsters van de verticale vlakken van deze enorme pilaren?

Geen van beiden had er zin in om langs de kant van een verticale val van 300 meter te gaan. Maar gelukkig waren er enkele locals aanwezig om te helpen.

"Er zijn mensen die voor altijd op deze plek hebben gewoond, en ze doen shows waar ze dansen op de verticale muren, " zegt dr. May.

"We vroegen hen of ze wat van de rotsen van de verticale wanden mochten proeven. Ik ben duizelig, dus zelfs het kijken naar de mannen die monsters namen, maakte me nerveus."

Deze monsters werden vervolgens naar de Australian Nuclear Science and Technology Organization gestuurd, waar ze werden geanalyseerd op kosmogene nucliden. Dit zijn minerale isotopen die worden gecreëerd door kosmische straling die de aarde constant bombardeert.

"Kosmische straling heeft een zeer sterke wisselwerking met de rotsen dicht bij het oppervlak, maar exponentieel minder zo dieper in de rots, " zegt dr. May.

"We kunnen de snelheid berekenen van hoe snel deze nucliden zich ophopen, meet dan de concentratie in onze rotsen, en van daaruit kunnen we direct de blootstellingstijd afleiden. Dat noemen we oppervlakte-blootstellingsdatering, of SED."

De onderzoekers berekenden de maximale erosiesnelheid aan de top van de stenen muren op ongeveer 2,5 millimeter per duizend jaar. Aan de onderkant, waar rivieren het landschap doorsnijden, de erosie is sneller, maar nog steeds slechts 122 millimeter elke duizend jaar, terwijl de verticale pilaarmuren desintegreren en zich met gemiddelde snelheid terugtrekken.

"Dit klinkt niet als veel, maar het komt neer op 48 meter vrij stevig gesteente dat elke miljoen jaar van de pilaren wordt verwijderd, " zegt dr. May.

De rotsen van Zhangjiajie zijn gevormd uit zand dat ongeveer 400 miljoen jaar geleden in een ondiepe zee is afgezet.

Vervolgens, in de komende 350 miljoen jaar of zo, ze werden herhaaldelijk gespannen en gebroken door tektonische krachten. Deze breuk resulteerde in een nette, rasterachtig patroon, die vandaag de dag nog steeds te zien is in veel van de pilaren.

Veel later, toen India ongeveer 30 miljoen jaar geleden begon te botsen met Azië, de zandsteenrotsen van Zhangjiajie begonnen hun langzame opkomst om een ​​plateau te worden - water kwam in deze breuken, waar het sindsdien langzaam de rotsen erodeert.

Professor Huang zegt dat de opmerkelijke vormen van de pilaren voornamelijk het resultaat zijn van drie factoren.

"De zandsteen is erg sterk, zijnde 95 procent kwarts. De verticale voegen zijn goed ontwikkeld, waardoor een diepe incisie door rivierstroom mogelijk is. En ten derde, de regio heeft een lage tektonische activiteit, en zo staan ​​de pilaren van bijna horizontale rots heel lang overeind", zegt hij.

Om de ouderdom van het landschap te bepalen, de onderzoekers moesten het totale volume rots in het plateau berekenen voordat de pilaren begonnen te vormen, gebruik vervolgens 3D-mapping om de hoeveelheid overgebleven gesteente te berekenen.

"Als je de snelheid kent waarmee al deze oppervlakken in het landschap eroderen, en je berekent het erosievolume, u kunt deze tarieven in principe omrekenen naar een tijd, " zegt dr. May.

"Onze berekeningen suggereren dat het piekbos zich begon te vormen in het Plioceen, ongeveer 5 miljoen jaar geleden, hoewel de hoogste pilaren in het midden van het park waarschijnlijk jonger zijn dan dit."

Het eerste Avatar-vervolg moet in 2020 op onze schermen verschijnen, maar Pandora op aarde is nu bij ons, en het lijkt, voor de komende miljoenen jaren.

Het onderzoek stond op de voorkant van het maartnummer van het tijdschrift Processen en landvormen op het aardoppervlak .