Sedimentos polares, hielo subterráneo y glaciares
En cada polo hay una pila de sedimentos ricos en hielo de agua finamente estratificados de aproximadamente 3 km (2 millas) de espesor y solo unas pocas decenas de millones de años. Las capas se exponen alrededor de la periferia de los sedimentos y en los valles que salen en espiral de los polos. En invierno, los sedimentos están cubiertos de escarcha de dióxido de carbono, pero están expuestos en verano. En el polo norte se extienden hacia el sur hasta los 80 ° de latitud. En el polo sur, su extensión está menos claramente definida, pero parecen extenderse más lejos del polo que en el norte. Se cree que las capas son el resultado de variaciones en la proporción de polvo y hielo, probablemente causadas por cambios en la inclinación del eje de rotación (oblicuidad). A altas oblicuidades, el hielo de agua se expulsa de los polos, lo que probablemente hace que las capas de hielo de agua residual desaparezcan por completo y el hielo se deposite en latitudes más bajas. A bajas oblicuidades, las capas de hielo de agua están al máximo. Las variaciones de oblicuidad también afectan la incidencia de tormentas de polvo y la deposición de polvo en los polos. Los depósitos tienen una edad temprana porque se han acumulado desde el último período de alta oblicuidad cuando se eliminaron los sedimentos anteriores. Una peculiaridad de los sedimentos en el polo norte es que están rodeados por un vasto campo de dunas rico en el mineral de sulfato, y tal vez descansan sobre él.
En las condiciones actuales, a latitudes superiores a 40 °, el hielo subterráneo es permanentemente estable a profundidades inferiores a 1 metro (3 pies) debajo de la superficie porque las temperaturas allí nunca superan el punto de congelación. Por encima de los 60 ° de latitud, el hielo es lo suficientemente poco profundo como para haber sido detectado desde la órbita. El aterrizador Phoenix también encontró hielo debajo de la superficie a 68 ° N.En latitudes superiores a 40 °, los cráteres de impacto recientes han excavado la superficie a profundidades de más de 2 metros (7 pies), revelando el hielo subterráneo. También hay numerosas características superficiales causadas por la presencia de abundante hielo molido. Estos incluyen un terreno fracturado poligonalmente similar al que se encuentra en las regiones terrestres de permafrost y un ablandamiento general del terreno, probablemente causado por el flujo de materiales cercanos a la superficie provocados por el hielo. Una característica sorprendente de las bandas de latitud 40 ° –60 ° indicativas de hielo es la presencia de delantales de escombros en la base de la mayoría de las pendientes empinadas. Los materiales desprendidos de las laderas parecen haber fluido a decenas de kilómetros de las pendientes, y el radar que penetra en el suelo muestra que los delantales contienen grandes fracciones de hielo.
Durante los períodos de alta oblicuidad, el hielo expulsado de los polos se acumulaba en la superficie en latitudes más bajas, posiblemente para formar glaciares. El modelado de la circulación atmosférica sugiere que los sitios preferidos para la acumulación de hielo durante estos períodos son las laderas occidentales de los volcanes Tharsis y el noreste de la cuenca Hellas. Todos estos lugares son ricos en características de flujo y formas de tierra parecidas a las de un morain, lo que sugiere que los glaciares estuvieron realmente presentes.
El instrumento de radar a bordo de la nave espacial Mars Express detectó un posible lago de agua líquida debajo de la capa de hielo del polo sur. Debido a que se cree que la temperatura del suelo debajo del casquete polar es de aproximadamente -68 ° C (-90 ° F), el agua en el lago debería ser extremadamente salada.
La región polar norte también contiene la mayor área de dunas de arena en Marte. Las dunas, que ocupan la parte norte de la llanura conocida como Vastitas Borealis, forman una banda que rodea casi por completo la capa remanente del polo norte. Se pueden ver capas intermedias de arena y nieve estacional de dióxido de carbono en algunos lugares, lo que indica que las dunas están activas al menos en una escala temporal.
