Apa, una dintre cele mai studiate substanțe de pe planetă, ar putea ascunde încă un secret important la nivel molecular. O cercetare realizată cu ajutorul inteligenței artificiale sugerează că apa nu ar fi un lichid uniform, ci un amestec dinamic între două forme lichide distincte, una mai densă și alta mai puțin densă.
Descoperirea oferă un nou argument pentru așa-numita „ipoteză a celor două stări”, o teorie discutată de cercetători de mai multe decenii. Potrivit acesteia, moleculele de apă s-ar organiza temporar în două structuri diferite, care se transformă constant una în cealaltă.
Deep learning, proces folosit pentru a analiza comportamentul moleculelor
Spre deosebire de abordările clasice, echipa de cercetare a folosit o metodă bazată pe „învățare profundă nesupravegheată” (unsupervised deep learning). Practic, un sistem de inteligență artificială a fost antrenat să identifice tipare în seturi uriașe de date, fără să primească instrucțiuni precise despre ce anume trebuie să caute.
Această strategie le-a permis cercetătorilor să analizeze zeci de milioane de informații despre comportamentul molecular al apei, într-un ritm care ar fi fost imposibil prin metode tradiționale. Potrivit Live Science, AI-ul a identificat traseele prin care cele două structuri moleculare se transformă una în cealaltă și a arătat că aceste procese depind de condițiile de mediu.
Rezultatele, publicate în luna iunie în revista Nature Physics, susțin că schimbările moleculare observate sunt reale și ar putea explica mai multe dintre comportamentele neobișnuite ale apei.
De ce apa se comportă diferit față de alte lichide
Apa are o serie de proprietăți care o diferențiază de majoritatea lichidelor. În mod obișnuit, lichidele devin mai dense pe măsură ce se răcesc. Apa urmează această regulă doar până la aproximativ 4 grade Celsius. Sub acest prag, începe să se extindă, motiv pentru care gheața plutește.
Această anomalie nu este singura. Apa rezistă mai bine la schimbările de temperatură decât multe lichide similare, iar vâscozitatea ei poate scădea în anumite condiții de presiune. De-a lungul timpului, oamenii de știință au documentat numeroase astfel de comportamente neobișnuite, fără să poată stabili cu certitudine dacă toate au aceeași explicație.
Noua cercetare sugerează că aceste anomalii ar putea fi legate de existența celor două structuri lichide aflate într-un echilibru permanent.
Implicații pentru biologie, medicină și chimie
Cercetătorii lucrează acum la un model de învățare automată mai riguros, care să confirme rezultatele și să ofere explicații mai precise despre densitate, vâscozitate și temperatură.
Dacă ipoteza va fi validată, implicațiile ar putea fi importante. Majoritatea proceselor biologice și farmaceutice au loc în apă, iar o înțelegere mai bună a structurii sale moleculare ar putea ajuta la explicarea modului în care sărurile, proteinele și moleculele de medicamente interacționează în soluție. Astfel, un lichid aparent banal ar putea deveni cheia unor noi progrese în știință și medicină.
Sursa: Mediafax
About the Author
