Основная часть северной шапки Марса состоит из водяного льда. Толщина ледяных отложений достигает примерно 2–3 км, а объём воды настолько велик, что если его равномерно распределить по Марсу, планета покрылась бы слоем воды толщиной в десятки метров.
Лёд и пыль откладывались слоями миллионы лет. Учёные сравнивают эти слои с годовыми кольцами деревьев или ледяными кернами Антарктиды. По ним можно восстанавливать историю изменений климата Марса за миллионы лет.
Радарные исследования показали, что видимая сегодня северная ледяная шапка формировалась на протяжении примерно четырёх миллионов лет и отражает длительные циклы изменения наклона оси Марса.
Если смотреть сверху, вокруг полюса тянутся огромные спиральные каньоны. Они возникли под действием ветров и эффекта Кориолиса, который закручивает атмосферные потоки так же, как циклоны на Земле.
Через шапку проходит огромный каньон Chasma Boreale длиной около 500 км и глубиной до 2 км.
Зимой до трети всей атмосферы Марса замерзает и оседает на полярную шапку в виде сухого льда (замёрзшего CO?). Летом этот лёд снова испаряется обратно в атмосферу. На Земле ничего подобного не происходит.
Шапка до сих пор меняется
Современные наблюдения фиксируют обвалы ледяных склонов, сходы льда и эрозию. Это не «мёртвый» объект, а активно изменяющийся ландшафт.