Polární sedimenty, mletý led a ledovce
Na každém pólu je hromada jemně vrstvených sedimentů bohatých na vodní led o tloušťce asi 3 km a staré jen několik desítek milionů let. Vrstvení je exponováno kolem obvodu sedimentů a v údolích, která spirálovitě vystupují z pólů. V zimě jsou sedimenty pokryty mrázem oxidu uhličitého, ale jsou vystaveny v létě. Na severním pólu se rozprostírají na jih až do 80 ° zeměpisné šířky. Na jižním pólu je jejich rozsah méně jasně definován, ale zdá se, že se rozprostírají dále od pólu než na severu. Předpokládá se, že vrstvení je výsledkem změn v podílu prachu a ledu, pravděpodobně způsobených změnami sklonu osy rotace (šikmost). Při vysokých úhlech je vodní led vytlačen z pólů, pravděpodobně způsobí, že zbytkové uzávěry voda-led úplně zmizí a led se ukládá v nižších zeměpisných šířkách. Při nízkých úhlech jsou vodní uzávěry na maximum. Varianty šikmosti také ovlivňují výskyt prachových bouří a ukládání prachu na pólech. Vklady mají mladý věk, protože se nahromadily od posledního období vysoké šikmosti, kdy byly odstraněny předchozí sedimenty. Jednou zvláštností sedimentů na severním pólu je to, že jsou obklopeny obrovským dunovým polem bohatým na síranovou minerální sádru a možná na ní spočívají.
Za současných podmínek, v zeměpisných šířkách vyšších než 40 °, je mletý led trvale stabilní v hloubkách menších než 1 metr (3 stopy) pod povrchem, protože teploty se nikdy nedostanou nad bod mrazu. Nad 60 ° zeměpisné šířky je led dostatečně mělký, aby byl detekován z oběžné dráhy. Led byl také nalezen těsně pod povrchem Phoenixem při 68 ° N. V zeměpisných šířkách vyšších než 40 ° nedávné nárazové krátery vyhloubily povrch do hloubek více než 2 metry (7 stop) a odhalily ledový příkrov. Existuje také mnoho povrchových prvků způsobených přítomností hojného mletého ledu. Patří k nim polygonálně zlomená země podobná půdě nalezené v suchozemských permafrostových oblastech a obecné změkčení terénu, pravděpodobně způsobené tokem materiálů blízkého povrchu vedených ledem. Pozoruhodnou charakteristikou pásem 40 ° - 60 ° šířky svědčících o ledu je přítomnost zástěry suti na úpatí většiny strmých svahů. Zdá se, že materiály vylévané ze svahů stékaly desítky kilometrů od svahů a radar pronikající zemí ukazuje, že zástěry obsahují velké zlomky ledu.
Během období velké šikmosti se led z pólů hromadil na povrchu v nižších zeměpisných šířkách, aby se vytvořily ledovce. Modelování atmosférické cirkulace naznačuje, že upřednostňovanými místy pro akumulaci ledu v těchto obdobích jsou západní svahy sopek Tharsis a severovýchodně od povodí Hellas. Všechna tato místa jsou bohatá na tokové rysy a morainelike landforms, což naznačuje, že ledovce byly skutečně dříve přítomny.
Radarový přístroj na palubě kosmické lodi Mars Express detekoval možné jezero tekuté vody pod jižní polární ledovou čepicí. Protože se předpokládá, že teplota půdy pod polárním víčkem je asi -68 ° C (-90 ° F), voda v jezeře by musela být extrémně slaná.
Severní polární oblast také obsahuje největší oblast písečných dun na Marsu. Duny, které zabírají severní část roviny známé jako Vastitas Borealis, tvoří pás, který téměř úplně obklopuje severní polární zbytkovou čepici. Na některých místech je vidět mezivrstva písku a sezónního sněhu kysličníku uhličitého, což naznačuje, že duny jsou aktivní alespoň v sezónním časovém horizontu.
