Oprettelse af Pandora på jorden

Hvis du så filmen Avatar på den store skærm, du var mere end sandsynligt imponeret over 3D-skuespillet på planeten Pandora.

For mange, den mest spektakulære placering på den fiktive planet er Hallelujah -bjergene - kæmpe, firkantet, flydende sten indhyllet i tåge, dækket af rig vegetation og hurtigtflydende vandfald, der falder ud i ingenting, omkring hvilket flyvende krybdyr og futuristiske militærfly kæmper.

Det er betagende, ren fantasi - eller er det?

Tættere på hjemmet er Zhangjiajie UNESCO Global Geopark i det sydlige Kina. Her finder du kæmpe, firkantet, søjllignende klippeformationer, indhyllet i tåge, dækket af rig vegetation og hurtigtflydende vandfald, der falder ud i ingenting. Mens de sidder godt fast på jorden, deres størrelse og geometri giver dem en anden verden, der synes at trodse fysikkens love.

Det er det tætteste, vi har på Pandora på Jorden.

Der er ikke noget magisk ved disse søjler, men det er først nu, at forskere er begyndt fuldt ud at forstå, hvordan og hvornår disse vidundere blev skabt. Glem CGI og dårligt passende 3D-briller, for at oprette Pandora på Jorden har du brug for tektonik, vand og tid.

En masse tid.

Udpeget som et UNESCO World Heritage Site og UNESCO Global Geopark, Zhangjiajie er hjemsted for mere end 3, 000 stensøjler og toppe, måler op til 350 meter høj, der danner en "spidsskov" og nu, 6 millioner besøgende om året besøger parken.

Men dens popularitet er relativt ny.

Professor He-Qing Huang, fra Institute of Geographic Sciences and Natural Resources Research i Beijing, siger, at offentlig - og videnskabelig - interesse for parken først tog fart i de sidste par årtier.

"I 1979 blev det berømt gennem et maleri af Wu Guanzhong, en mester i kinesisk moderne kunst, og nu er det et af de mest populære naturlige vidundere i Kina, " han siger.

I 2009, University of Melbourne geomorphologist Dr. Jan-Hendrik May var gæsteforsker ved det kinesiske videnskabsakademi. Han og hans vært, Professor Huang, kom til at tale om søjlerne. Da det blev klart, at ingen rigtig vidste, hvordan disse søjler dannede sig, eller hvor gamle de var, Dr. May og professor Huang besluttede at undersøge.

Et år senere, de indkaldte til en international workshop i Zhangjiajie for at vurdere præcis, hvilken viden der allerede eksisterede om regionen, og hvilke erfaringer der kunne drages af lignende landformer rundt om i verden. Fra dette møde, en plan blev dannet for at besøge parken og afsløre dens hemmeligheder.

"Spørgsmålet, der blev ved med at dukke op, og som de lokale embedsmænd var meget interesserede i, var 'hvor gammelt er landskabet? Hvornår begyndte det at udvikle sig? «, Siger Dr. May.

"Er disse fantastiske søjler tusinder af år, millioner af år, eller titusinder af år gamle? Ingen vidste det. "

Det første trin var at samle sten fra forskellige niveauer af søjlerne. Men uden brug af det smidige, dragen-lignende banshees og leonopteryx, som Sully og Neytiri bruger til at navigere rundt i bjergene i filmen, Dr. May og professor Huang stod over for en stor udfordring:hvordan får man stenprøver fra de store søjles lodrette flader?

Ingen var ivrige efter at vove sig ned på siden af ​​300 meter lodret fald. Men heldigvis var nogle lokale klar til at hjælpe.

"Der er mennesker, der har boet på dette sted for evigt, og de viser shows, hvor de danser på de lodrette vægge, "siger Dr. May.

"Vi spurgte dem, om de kunne prøve nogle af klipperne fra de lodrette vægge. Jeg har svimmelhed, så selv at se fyrene prøveudtagning gjorde mig nervøs."

Disse prøver blev derefter sendt til Australian Nuclear Science and Technology Organization, hvor de blev analyseret for kosmogene nuklider. Disse er mineralske isotoper, der er skabt af kosmiske stråler, der konstant bombarderer Jorden.

"Kosmiske stråler interagerer meget stærkt med klipperne tæt på overfladen, men eksponentielt mindre så dybere ind i klippen, "siger Dr. May.

"Vi kan beregne hastigheden for, hvor hurtigt disse nuklider akkumuleres, mål derefter koncentrationen i vores klipper, og derfra kan vi direkte udlede eksponeringstidspunktet. Det er det, vi kalder overfladeeksponering, eller SED. "

Forskerne beregnede den maksimale erosionshastighed på toppen af ​​stenmurene til omkring 2,5 millimeter hvert tusinde år. På bunden, hvor floder skærer gennem landskabet, erosionen er hurtigere, men stadig kun 122 millimeter hvert tusinde år, der henviser til, at de lodrette søjlevægge går i opløsning og trækker sig tilbage i mellemhastigheder.

"Det lyder ikke af meget, men det tilføjer op til 48 meter temmelig solid sten, der fjernes fra søjlerne hvert million år, "siger Dr. May.

Klipperne i Zhangjiajie blev dannet af sand, der blev afsat i et lavt hav for omkring 400 millioner år siden.

Derefter, i løbet af de næste 350 millioner år eller deromkring, de blev gentagne gange anstrengt og brudt af tektoniske kræfter. Denne brud resulterede i en pæn, gitterlignende mønster, som stadig kan ses på mange af søjlerne i dag.

Meget senere, da Indien begyndte at kollidere med Asien for omkring 30 millioner år siden, sandstenklipperne i Zhangjiajie begyndte deres langsomme stigning til at blive et plateau - vand kom ind i disse brud, hvor den siden langsomt har tæret på klipperne.

Professor Huang siger, at søjlernes bemærkelsesværdige former hovedsageligt er et resultat af tre faktorer.

"Sandstenen er meget stærk, være 95 procent kvarts. De lodrette led er veludviklede, tillader et dybt snit ved flodstrømning. Og for det tredje, regionen har lav tektonisk aktivitet, og så står søjlerne i næsten vandret sten i meget lang tid, ”siger han.

For at beregne landskabets alder, forskerne skulle beregne det samlede volumen af ​​sten på plateauet, før søjlerne begyndte at danne sig, brug derefter 3D-kortlægning til at beregne mængden af ​​resterende sten.

"Hvis du kender den hastighed, som alle disse overflader eroderer i landskabet, og du beregner mængden af ​​erosion, du kan dybest set konvertere disse kurser til en tid, "siger Dr. May.

"Vores beregninger tyder på, at spidsskoven begyndte at danne sig i Pliocen, for omkring 5 millioner år siden, selvom de højeste søjler i parkens centrum sandsynligvis er yngre end dette. "

Den første Avatar -efterfølger kommer på vores skærme i 2020, men Pandora på Jorden er med os nu, og det ser ud til, i millioner af år fremover.

Forskningen blev omtalt på forsiden af ​​martsnummeret af tidsskriftet Jordoverfladeprocesser og landformer .