Uma equipa de investigadores da Universidade da Califórnia de San Diego descobriu que, sob alta pressão e temperatura, a água líquida separa-se em duas fases líquidas distintas: uma de alta densidade e outra de baixa densidade.
No estudo, que combina química, física e informática, a equipa construiu modelos baseados nos fundamentos da matéria e utilizou técnicas de machine learning e algoritmos informáticos para fazer uma simulação realista das moléculas de água, contornando as dificuldades das experiências.
O modelo da água foi treinado em cálculos de mecânica quântica de alto nível (orientados por dados) e, em vez de calcular a energia de todo um sistema de uma só vez, desconstrói a corrente em termos de contribuições individuais (de muitos corpos). Estas energias de referência entram depois num modelo de machine learning que se torna capaz de fornecer simulações realistas da água em todo o diagrama de fases.
“O nosso modelo de água é tão realista que quase se pode beber”, referiu o professor Francesco Paesani.
Segundo o site Inovação Tecnológica, a maioria dos líquidos é homogénea, ou seja, flui como um todo, e não é possível distinguir uma molécula líquida de outra. A água é normalmente assim, mas em 1992 os cientistas teorizaram que, a determinadas temperaturas e pressões, a água líquida atingiria um ponto crítico em que deixaria de ser homogénea.
As simulações da equipa permitiram identificar este ponto crítico, onde a temperatura é suficientemente baixa (-75,15 ºC) e a pressão é suficientemente elevada (1250 atmosferas) para que a água se separe espontaneamente em líquidos de alta e baixa densidade.
Neste ponto crítico, a água apresenta oscilações drásticas entre as fases de alta e baixa densidade. Abaixo desta pressão, o líquido volta à sua fase de baixa densidade; acima dela, muda completamente para a fase de alta consistência.
O site divulgou que a execução das simulações levou quase dois anos de cálculos ininterruptos utilizando alguns dos supercomputadores mais potentes do mundo.
A equipa pretende continuar a melhorar os seus algoritmos, enquanto espera por computadores mais potentes, para depois tentar conceber líquidos sintéticos que sofram uma transição líquido-líquido semelhante à da água, mas em condições ambientais. Os líquidos que podem passar de baixa para alta densidade comportar-se-iam de forma semelhante às esponjas e poderiam ser utilizados para capturar poluentes ou ajudar a dessalinizar a água.
