Om du såg filmen Avatar på den stora skärmen, du var mer än troligt förvånad över 3D-skådespelet på planeten Pandora.

För många, den mest spektakulära platsen på den fiktiva planeten är Hallelujah -bergen - jätte, fyrkantig, flytande stenar inneslutna i dimma, täckt av rik vegetation och snabbt flödande vattenfall som faller bort i ingenting, runt vilka flygande reptiler och futuristiska militära flygplan slåss.

Det är hisnande, ren fantasi - eller är det?

Närmare hemmet är Zhangjiajie UNESCO Global Geopark i södra Kina. Här hittar du jätte, fyrkantig, pelarliknande bergformationer, innesluten i dimma, täckt av rik vegetation och snabbt rinnande vattenfall som faller bort i ingenting. Medan de sitter fast vid marken, deras storlek och geometri ger dem ett utomjordiskt utseende som tycks trotsa fysikens lagar.

Det är det närmaste vi har Pandora på jorden.

Det finns inget magiskt med dessa pelare, men det är först nu som forskare börjar förstå fullt ut hur och när dessa underverk skapades. Glöm CGI och dåligt anpassade 3D-glasögon, för att skapa Pandora på jorden behöver du tektonik, vatten och tid.

Mycket tid.

Utsedd till Unescos världsarvslista och UNESCO Global Geopark, Zhangjiajie är hem för mer än 3, 000 stenpelare och toppar, upp till 350 meter hög, som bildar en "toppskog" och nu, 6 miljoner besökare om året besöker parken.

Men dess popularitet är relativt ny.

Professor He-Qing Huang, från Institute of Geographic Sciences and Natural Resources Research i Peking, säger att det offentliga - och vetenskapliga - intresset för parken bara tog fart under de senaste decennierna.

"År 1979 blev den känd genom en målning av Wu Guanzhong, en mästare i kinesisk modern konst, och nu är det ett av de mest populära naturens underverk i Kina, " han säger.

År 2009, University of Melbourne geomorfolog Dr. Jan-Hendrik May var gästforskare vid Chinese Academy of Sciences. Han och hans värd, Professor Huang, fick prata om pelarna. När det blev uppenbart att ingen riktigt visste hur dessa pelare bildades, eller hur gamla de var, Dr May och professor Huang bestämde sig för att undersöka.

Ett år senare, de sammankallade en internationell workshop i Zhangjiajie för att bedöma exakt vilken kunskap som redan fanns om regionen och vilka lärdomar man kunde dra från liknande landformer runt om i världen. Från detta möte, en plan bildades för att besöka parken och avslöja dess hemligheter.

"Frågan som hela tiden kom upp, och som de lokala tjänstemännen var mycket intresserade av, var 'hur gammalt är landskapet? När började det utvecklas? ”, Säger Dr May.

"Är dessa fantastiska pelare tusentals år, miljoner år, eller tiotals miljoner år gamla? Ingen visste det. "

Det första steget var att samla stenar från olika nivåer av pelarna. Men utan att använda det smidiga, drakliknande banshees och leonopteryx som Sully och Neytiri använder för att navigera sig runt i bergen i filmen, Dr May och professor Huang stod inför en stor utmaning:hur får man stenprover från de stora vertikala pelarnas vertikala ytor?

Ingen var sugen på att våga sig ner på sidan av 300 meter vertikalt fall. Men lyckligtvis fanns några lokalbefolkningen till hands för att hjälpa till.

"Det finns människor som har bott på det här stället för alltid, och de visar där de dansar på de vertikala väggarna, "säger Dr May.

"Vi frågade dem om de kunde prova några av klipporna från de vertikala väggarna. Jag har yrsel så att jag blev nervös även när jag såg killarna provtagna."

Dessa prover skickades sedan till Australian Nuclear Science and Technology Organization där de analyserades för kosmogena nuklider. Dessa är mineralisotoper som skapas av kosmiska strålar som ständigt bombarderar jorden.

"Kosmiska strålar interagerar mycket starkt med stenarna nära ytan, men exponentiellt mindre så djupare i berget, "säger Dr May.

"Vi kan beräkna hastigheten för hur snabbt dessa nuklider ackumuleras, mät sedan koncentrationen i våra stenar, och därifrån kan vi direkt utläsa exponeringstiden. Det är vad vi kallar ytsexponering, eller SED. "

Forskarna beräknade den maximala erosionshastigheten på toppen av stenmurarna till cirka 2,5 millimeter vart tusen år. På botten, där floder skär genom landskapet, erosionen är snabbare, men fortfarande bara 122 millimeter vart tusen år, medan de vertikala pelarväggarna sönderfaller och drar sig tillbaka med mellanhastigheter.

"Det låter inte så mycket, men det lägger till att upp till 48 meter ganska fast sten tas bort från pelarna varje miljon år, "säger Dr May.

Stenarna i Zhangjiajie bildades av sand som deponerades i ett grunt hav för cirka 400 miljoner år sedan.

Sedan, under de närmaste 350 miljoner åren, de var upprepade gånger ansträngda och brutna av tektoniska krafter. Denna sprickbildning resulterade i en snygg, rutnätliknande mönster, som fortfarande kan ses i många av pelarna idag.

Mycket senare, när Indien började kollidera med Asien för cirka 30 miljoner år sedan, sandstenens stenar i Zhangjiajie började sin långsamma uppgång för att bli en platå - vatten kom in i dessa sprickor, där den sedan långsamt har urholkat stenarna sedan dess.

Professor Huang säger att pelarnas anmärkningsvärda former huvudsakligen är ett resultat av tre faktorer.

"Sandstenen är mycket stark, är 95 procent kvarts. De vertikala lederna är väl utvecklade, tillåter ett djupt snitt genom flodflöde. Och för det tredje, regionen har låg tektonisk aktivitet, och så står pelarna i nästan horisontell sten mycket länge ”säger han.

För att räkna ut landskapets ålder, forskarna var tvungna att beräkna den totala volymen av berg på platån innan pelarna började bildas, använd sedan 3D-kartläggning för att beräkna mängden kvarvarande sten.

"Om du vet hur snabbt alla dessa ytor eroderar i landskapet, och du beräknar volymen av erosion, du kan i princip konvertera dessa kurser till en tid, "säger Dr May.

"Våra beräkningar tyder på att toppskogen började bildas i Pliocen, för cirka 5 miljoner år sedan, även om de högsta pelarna i mitten av parken sannolikt är yngre än så här. "

Den första Avatar -uppföljaren kommer att komma ut på våra skärmar 2020, men Pandora på jorden är med oss ​​nu, och det verkar, för miljontals år framöver.

Forskningen presenterades på framsidan av marsnumret av tidskriften Jordytans processer och landformer .