Apa ar putea fi, de fapt, două lichide diferite. Ce a descoperit inteligența artificială

Teoria celor două stări ale apei

Oamenii de știință au observat de mult timp că apa nu se comportă ca alte lichide. Cele mai multe lichide devin tot mai dense când se răcesc. Apa face asta doar până la aproximativ 4 grade Celsius, apoi începe să se dilate. Din acest motiv, gheața plutește. Apa are și alte comportamente neobișnuite. Își schimbă mai greu temperatura decât alte lichide asemănătoare și poate avea o vâscozitate diferită sub anumite presiuni.

Pentru a explica aceste anomalii, cercetătorii au propus așa-numita ipoteză a celor două stări. Potrivit acesteia, apa lichidă nu ar fi complet uniformă la nivel microscopic, ci ar fi un amestec de două forme locale: una cu densitate mai mare și una cu densitate mai mică. Problema a fost că această transformare este extrem de greu de prins direct. Moleculele se mișcă foarte repede, iar schimbările au loc la o scară imposibil de observat cu metode obișnuite.

Ce a făcut inteligența artificială

Echipa condusă de cercetători de la City University of Hong Kong a folosit o metodă de inteligență artificială numită învățare profundă nesupravegheată. Asta înseamnă că programul nu a fost instruit să caute ceva anume. Cercetătorii i-au dat un volum uriaș de date din simulări moleculare, iar inteligența artificială a căutat singură tipare.

Simulările au urmărit felul în care se mișcă și interacționează sute de mii de molecule de apă. Din aceste simulări au rezultat zeci de milioane de puncte de date, imposibil de analizat rapid prin metode clasice. Inteligența artificială a identificat traseele prin care moleculele par să treacă de la o structură mai densă la una mai puțin densă și invers. Cu alte cuvinte, a oferit o imagine mai clară asupra felului în care apa și-ar schimba structura internă la nivel molecular.

Apa ar putea avea două structuri lichide diferite la nivel molecular

Studiul nu spune că avem două ape diferite în pahar. Spune că, în apa lichidă, moleculele pot forma temporar două tipuri de structuri locale, care se transformă una în cealaltă. Cercetătorii au observat că, în cele mai multe situații, transformarea se face pe un traseu mai simplu, cu o singură barieră de energie. În anumite condiții, apropiate de zona în care apa își schimbă starea, moleculele pot urma un traseu mai complicat, cu mai multe bariere.

Aceste rezultate ar putea explica unele dintre cele mai ciudate proprietăți ale apei, inclusiv că gheața plutește și că apa atinge densitatea maximă în jurul temperaturii de 4 grade Celsius. Apa este esențială pentru viață, dar și pentru foarte multe procese biologice și farmaceutice. O înțelegere mai bună a structurii ei moleculare ar putea ajuta, în timp, la explicarea modului în care sărurile, proteinele și moleculele din medicamente se comportă în soluție.

Rezultatele trebuie confirmate prin experimente

Cercetătorii spun însă că mai este mult până la o confirmare completă. Studiul se bazează pe simulări și pe modele de inteligență artificială, iar rezultatele trebuie verificate prin experimente foarte sensibile.

Xiao Cheng Zeng, chimist fizician la City University of Hong Kong și coautor al studiului, a explicat pentru Live Science că echipa lucrează acum la un model mai riguros de învățare automată, care să lege aceste structuri de proprietăți precum densitatea, vâscozitatea și temperatura.

Confirmarea în apă reală nu va fi simplă, pentru că ar necesita tehnici experimentale foarte precise. Dar dacă rezultatele vor fi validate, ele ar putea schimba felul în care oamenii de știință înțeleg unul dintre cele mai obișnuite și, în același timp, cele mai misterioase lichide de pe Pământ.

Rezultatele la Evaluarea Națională 2026 au fost publicate cu o zi mai devreme!

Abonați-vă la ȘTIRILE ZILEI pentru a fi la curent cu cele mai noi informații.

ABONEAZĂ-TE