Un estudio publicado en Nature Physics aporta, por primera vez, pruebas a nivel molecular de que el agua líquida no es una sustancia uniforme, sino una mezcla cambiante de dos estructuras microscópicas diferenciadas. El trabajo, dirigido por el profesor Xiao Cheng Zeng, de la City University of Hong Kong, combina simulaciones de dinámica molecular con un modelo de aprendizaje profundo no supervisado (un autoencoder) entrenado con unos 74 millones de configuraciones locales de moléculas de agua obtenidas mediante el modelo computacional TIP4P/Ice.
La hipótesis de los "dos estados" del agua, vigente desde hace décadas, sostiene que el líquido está compuesto por una forma densa y desordenada y otra menos densa y más ordenada, cuya coexistencia explicaría anomalías como la máxima densidad a 4 °C. Hasta ahora, la falta de evidencia directa había mantenido el modelo en disputa, ya que el agua cristaliza con rapidez en la región de superenfriamiento profundo donde se localizaría la transición de fase líquido-líquido.
Los autores entrenaron a la red para predecir densidad y energía locales y, variando dos parámetros matemáticos (alfa y fi), hallaron el ángulo óptimo desde el que los datos revelaban dos agrupamientos nítidos: la estructura A, densa y desordenada, y la B, menos densa y ordenada. El análisis mostró además que la interconversión entre ambas depende de la región del diagrama de fases: sigue un semi-bucle superior en la fase densa, uno inferior en la fase ligera y un bucle completo con tres estados de transición cerca de la frontera entre ambas. Como siguiente paso, los investigadores buscarán descifrar el significado físico de las variables ocultas y obtener verificación experimental.