Polare Sedimente, Grundeis und Gletscher
An jedem Pol befindet sich ein Stapel fein geschichteter wassereisreicher Sedimente, die etwa 3 km dick und nur einige zehn Millionen Jahre alt sind. Die Schichtung ist am Rand der Sedimente und in Tälern freigelegt, die sich aus den Polen herauswinden. Im Winter sind die Sedimente mit Kohlendioxidfrost bedeckt, im Sommer sind sie jedoch exponiert. Am Nordpol erstrecken sie sich nach Süden bis 80 ° Breite. Am Südpol ist ihre Ausdehnung weniger klar definiert, aber sie scheinen sich weiter vom Pol zu erstrecken als im Norden. Es wird angenommen, dass die Schichtung aus Schwankungen des Staub- und Eisanteils resultiert, die wahrscheinlich durch Änderungen der Neigung der Rotationsachse (Schrägstellung) verursacht werden. Bei hohen Neigungen wird Wassereis von den Polen vertrieben, was wahrscheinlich dazu führt, dass die restlichen Wassereiskappen vollständig verschwinden und sich das Eis in niedrigeren Breiten ablagert. Bei geringen Neigungen sind die Wassereiskappen maximal. Schrägheitsschwankungen wirken sich auch auf das Auftreten von Staubstürmen und die Ablagerung von Staub an den Polen aus. Die Ablagerungen haben ein junges Alter, da sie sich alle seit der letzten Periode hoher Schräglage angesammelt haben, als die vorherigen Sedimente entfernt wurden. Eine Besonderheit der Sedimente am Nordpol ist, dass sie von einem riesigen Dünenfeld umgeben sind und möglicherweise darauf ruhen, das reich an Sulfatmineralgips ist.
Unter den gegenwärtigen Bedingungen ist das Grundeis in Breiten von mehr als 40 ° in Tiefen von weniger als 1 Meter unter der Oberfläche dauerhaft stabil, da die Temperaturen dort niemals über den Frostpunkt steigen. Oberhalb von 60 ° ist das Eis flach genug, um aus der Umlaufbahn erkannt zu werden. Eis wurde auch direkt unter der Oberfläche vom Phoenix-Lander bei 68 ° N gefunden. In Breiten von mehr als 40 ° haben die jüngsten Einschlagkrater die Oberfläche bis zu einer Tiefe von mehr als 2 Metern ausgegraben und das Grundeis freigelegt. Es gibt auch zahlreiche Oberflächenmerkmale, die durch das Vorhandensein von reichlich vorhandenem Grundeis verursacht werden. Dazu gehören polygonal gebrochener Boden, der dem in terrestrischen Permafrostgebieten ähnelt, und eine allgemeine Erweichung des Geländes, die wahrscheinlich durch den eisfördernden Fluss der oberflächennahen Materialien verursacht wird. Ein auffälliges Merkmal der 40 ° –60 ° -breiten Bänder, die auf Eis hinweisen, ist das Vorhandensein von Trümmerschürzen an der Basis der meisten steilen Hänge. Von den Hängen abgelöste Materialien scheinen mehrere zehn Kilometer von den Hängen entfernt geflossen zu sein, und das Bodenradar zeigt, dass die Schürzen große Anteile an Eis enthalten.
In Zeiten hoher Neigung sammelte sich Eis, das von den Polen angetrieben wurde, in niedrigeren Breiten an der Oberfläche an, möglicherweise um Gletscher zu bilden. Die Modellierung der atmosphärischen Zirkulation legt nahe, dass die westlichen Hänge der Tharsis-Vulkane und nordöstlich des Hellas-Beckens die bevorzugten Standorte für die Eisansammlung in diesen Zeiträumen sind. Alle diese Orte sind reich an Strömungsmerkmalen und morainartigen Landformen, was darauf hindeutet, dass Gletscher tatsächlich früher vorhanden waren.
Das Radargerät an Bord des Mars Express-Raumfahrzeugs entdeckte einen möglichen See mit flüssigem Wasser unter der südpolaren Eiskappe. Da angenommen wird, dass die Bodentemperatur unter der Polkappe etwa –68 ° C (–90 ° F) beträgt, müsste das Wasser im See extrem salzig sein.
Die Nordpolregion enthält auch das größte Gebiet von Sanddünen auf dem Mars. Die Dünen, die den nördlichen Teil der als Vastitas Borealis bekannten Ebene einnehmen, bilden ein Band, das die nordpolare Restkappe fast vollständig umgibt. An einigen Stellen ist eine Überlagerung von Sand und saisonalem Kohlendioxidschnee zu beobachten, was darauf hinweist, dass die Dünen mindestens auf einer saisonalen Zeitskala aktiv sind.
