IA spune că apa ar fi, de fapt, o combinație secretă între două lichide diferite

Apa pare unul dintre cele mai simple și mai bine cunoscute lichide de pe Pământ. Totuși, cercetătorii susțin că ascunde o comportamentă surprinzătoare, iar un nou studiu realizat cu ajutorul inteligenței artificiale aduce, pentru prima dată, dovezi solide în sprijinul unei teorii vechi de zeci de ani, potrivit Live Science.

O echipă de oameni de știință a observat că, la nivel molecular, apa poate exista în două stări lichide distincte: una cu densitate mai mare și alta cu densitate mai mică. Moleculele ar trece continuu dintr-o configurație în alta, iar această alternanță ar putea explica multe dintre proprietățile neobișnuite ale apei.

Rezultatele au fost publicate în revista Nature Physics.

De ce apa este diferită de celelalte lichide

Spre deosebire de majoritatea lichidelor, apa nu se comportă normal atunci când este răcită. Ea devine tot mai densă până la aproximativ 4 grade Celsius, după care începe să se dilate. Din acest motiv, gheața plutește la suprafața apei, în loc să se scufunde.

În plus, apa rezistă mai bine schimbărilor de temperatură decât multe alte lichide, iar vâscozitatea ei se modifică în condiții speciale de presiune. De-a lungul timpului, cercetătorii au catalogat numeroase astfel de anomalii, însă nu aveau o explicație unitară.

Teoria celor două stări lichide încearcă să ofere tocmai această explicație.

Inteligența artificială a analizat milioane de interacțiuni dintre molecule

Pentru a verifica ipoteza, cercetătorii au apelat la un sistem de inteligență artificială bazat pe învățare profundă. Spre deosebire de programele clasice, acesta nu a primit instrucțiuni despre ce să caute, ci a identificat singur tiparele din date.

Au fost simulate mișcările și interacțiunile a sute de mii de molecule de apă, generând zeci de milioane de date. Analiza unui volum atât de mare de informații ar fi necesitat ani întregi de muncă dacă ar fi fost realizată prin metode tradiționale.

Inteligența artificială a reușit însă să identifice parametrii care descriu momentul în care moleculele trec din structura mai compactă în cea mai puțin densă și invers.

Două moduri diferite în care apa își schimbă structura

Studiul arată că această transformare nu are loc întotdeauna la fel. În cele mai multe situații, moleculele urmează o cale directă, depășind un singur prag energetic.

În apropierea punctului în care cele două stări coexistă, procesul devine însă mult mai complex. Moleculele trec prin trei bariere energetice succesive înainte de a-și schimba structura, semn că transformarea este mai dificilă și mai elaborată decât se credea.

Ce înseamnă această descoperire

Autorii studiului consideră că rezultatele reprezintă un pas important, dar spun că teoria trebuie confirmată și prin experimente de laborator realizate cu tehnologii extrem de sensibile.

Dacă existența acestor două stări lichide va fi demonstrată fără echivoc, oamenii de știință vor putea înțelege mai bine felul în care apa interacționează cu substanțele dizolvate.

Descoperirea ar putea avea implicații importante în biologie, medicină și industria farmaceutică, deoarece majoritatea reacțiilor chimice din organismele vii au loc în apă. O înțelegere mai profundă a structurii sale moleculare ar putea ajuta la dezvoltarea unor medicamente mai eficiente și la explicarea unor procese fundamentale care au loc în interiorul celulelor.