Polárne sedimenty, mletý ľad a ľadovce
Na každom póle je hromada jemne vrstvených sedimentov bohatých na ľad, asi 3 km hrubá a stará sa len niekoľko desiatok miliónov rokov. Vrstva je odkrytá po obvode sedimentov av dolinách, ktoré sa špirálovite vyťahujú z pólov. V zime sú sedimenty pokryté mrazom oxidu uhličitého, ale sú vystavené v lete. Na severnom póle sa rozprestierajú na juh do 80 ° zemepisnej šírky. Na južnom póle je ich rozsah menej jasne definovaný, zdá sa však, že siaha ďalej od pólu ako na severe. Predpokladá sa, že vrstvenie je dôsledkom zmien v pomere prachu a ľadu, pravdepodobne spôsobených zmenami sklonu osi rotácie (šikmosť). Pri vysokých šikmých vodách sa ľadový ľad oddeľuje od pólov, čo pravdepodobne spôsobuje úplné vymiznutie zvyškov vody a ľadu a ukladanie ľadu v nižších zemepisných šírkach. Pri nízkych uhloch sú čiapky s ľadovou vodou maximálne. Odchýlky šikmosti tiež ovplyvňujú výskyt prachových búrok a ukladania prachu na póloch. Vklady majú mladý vek, pretože sa všetky akumulovali od posledného obdobia vysokej šikmosti, keď boli odstránené predchádzajúce sedimenty. Jednou zvláštnosťou sedimentov na severnom póle je to, že sú obklopené rozsiahlym dunovým poľom bohatým na síranovú minerálnu sadru a možno na ňom spočívajú.
Za súčasných podmienok v zemepisných šírkach vyšších ako 40 ° je prízemný ľad trvalo stabilný v hĺbkach menších ako 1 meter (3 stopy) pod povrchom, pretože teploty sa nikdy nedostanú nad bod mrazu. Nad 60 ° zemepisnej šírky je ľad dostatočne plytký na to, aby bol detegovaný z obežnej dráhy. Ľad bol nájdený hneď pod povrchom vo Phoenixe pri 68 ° N. V zemepisných šírkach vyšších ako 40 ° vykopali nedávne nárazové krátery povrch do hĺbok viac ako 2 metre (7 stôp), čím odhalili ľad z ľadu. Existuje tiež veľa povrchových prvkov spôsobených prítomnosťou hojného množstva ľadového ľadu. Patrí medzi ne polygonálne zlomená pôda podobná pôde nachádzajúcej sa v suchozemských permafrostových oblastiach a všeobecné zmäkčenie terénu, pravdepodobne spôsobené tokom materiálov blízkeho povrchu prúdom ľadom. Pozoruhodnou charakteristikou pásiem 40 ° - 60 °, ktoré svedčia o ľade, je prítomnosť zástery sutiny na spodku najstrmších svahov. Zdá sa, že materiály vytekajúce zo svahov vytekali desiatky kilometrov od svahov a radar prenikajúci zeme ukazuje, že zástery obsahujú veľké frakcie ľadu.
Počas období vysokej šikmosti sa ľad z pólov hromadil na povrchu v nižších zemepisných šírkach, aby sa vytvorili ľadovce. Modelovanie atmosférickej cirkulácie naznačuje, že preferovanými miestami na akumuláciu ľadu v týchto obdobiach sú západné svahy sopiek Tharsis a severovýchodne od povodia Hellas. Všetky tieto lokality sú bohaté na tokové vlastnosti a morénové formy, čo naznačuje, že ľadovce boli skutočne predtým prítomné.
Radarový prístroj na palube kozmickej lode Mars Express zistil možné jazero tekutej vody pod južným ľadovým viečkom. Pretože sa predpokladá, že teplota zeme pod polárnou čiapočkou je asi -68 ° C (-90 ° F), voda v jazere by musela byť mimoriadne slaná.
Severná polárna oblasť tiež obsahuje najväčšiu oblasť piesočných dún na Marse. Duny, ktoré zaberajú severnú časť roviny známe ako Vastitas Borealis, tvoria pás, ktorý takmer úplne obklopuje severnú polárnu zvyškovú čiapku. Na niektorých miestach je vidieť medzivrstvu piesku a sezónneho snehu oxidu uhličitého, čo naznačuje, že duny sú aktívne aspoň v sezónnom časovom horizonte.
