באדיבות NASA
כמו בכדור הארץ, בשני הקטבים של מאדים יש מרבצי קרח קבועים. פעם חשבו המדענים שכיפת הקוטב הדרומי עשויה ברובה מפחמן דו-חמצני קפוא ("קרח יבש"), אבל מדידות של הטמפרטורות בקטבים הראו ששתי הכיפות הקבועות עשויות ברובן מקרח מים, ומעורב בהן מעט קרח של פחמן דו-חמצני. בחורף, מזג האוויר בקטבים קר כל כך שפחמן דו-חמצני קופא מתוך האטמוספירה, ויוצר כיפות עונתיות גדולות בהרבה של קרח יבש, בעובי של כמה מטרים. באופן דומה, השלג והקרח של החורף מתפשטים אצלנו על פני קנדה וצפון ארצות הברית, ונסוגים באביב. כמות הקרח גדולה. ב-2004 הראה המכ"ם של החללית מארס אקספרס שהקרח בכיפת הקוטב הדרומי מגיע לעומק של 3.7 קילומטרים. ב-2010 מדד המכ"ם של מארס רקונסנס אורביטר 820,000 קילומטרים מעוקבים של קרח בכיפת הקוטב הצפוני. אילו נמס, היה הקרח הזה מכסה את מאדים כולו בשכבת מים בעומק של 6 מטרים! ייתכן שמתחת למרבצי הקרח האלה יש "ימים" של מים נוזליים.
באדיבות NASA
העונות במאדים דומות לעונות בכדור הארץ, כי זווית הנטייה של הצירים של שתי הפלנטות דומה מאוד. אבל המסלול האקסצנטרי של הפלנטה האדומה מקרב אותה הרבה יותר לשמש בזמן הקיץ של חצי הכדור הדרומי. לכן הקיץ בדרום חם יותר באופן ניכר, וכיפת הקוטב הדרומי מצטמקת יותר מהצפונית. אבל לפי החוק השני של קפלר על תנועה במסלול, מאדים גם נע מהר הרבה יותר במסלולו בזמן הקיץ הדרומי. כך החלק החם ביותר של שנת מאדים חולף במהירות, וכיפת הקרח הדרומית לעולם אינה נמסה לגמרי.
בלחץ הנמוך של מאדים, לפחמן דו-חמצני, בניגוד למים, אין מצב נוזלי. כשהוא מתחמם הוא עובר ישירות ממוצק לגז, וכשהוא מתקרר – ישירות מגז למוצק. לכן כשהטמפרטורות בקיץ מגיעות לכ-150 קלווין (כמינוס 120 מעלות צלזיוס), משתחררות לאטמוספירה כמויות גדולות של פחמן דו-חמצני. זה יכול להעלות את הלחץ האטמוספירי במאדים בעד 25%. ולהפך: כשפחמן דו-חמצני קופא מתוך האטמוספירה בחורף, הוא לא רק מגדיל את כיפת הקרח בקוטב, אלא גם מוריד את הלחץ האטמוספירי בכל הפלנטה.
באדיבות NASA
מדידות מראות גם שבקווי רוחב נמוכים יותר יש קרח מים מעורב בקרקע שמתחת לפני השטח – קרקע קפואת עד (פרמפרוסט), בדומה לטונדרה הקנדית. במאדים של היום אין מים במצב נוזלי: המים קפואים בכיפות הקרח ובקרקע הקפואה, או קשורים במולקולות שכלואות במרבצי מינרלים. ערוצים שחצבו פעם מים נוזליים מחייבים אקלים שונה מאוד במאדים של העבר. אף שאין במאדים מים נוזליים על פני השטח, יש בו לפחות "אגם קרח" אחד. ב-2005 זיהתה החללית מארס אקספרס שכבת קרח בקרקעית של מכתש ללא שם בקווי הרוחב הצפוניים. עומק האגם הקפוא מגיע במקומות מסוימים ל-200 מטרים, והוא נשאר לאורך כל שנת מאדים.
בשתי כיפות הקרח נראות רצועות כהות ובהירות בדוגמה מורכבת. אלה כנראה שכבות של קרח ושל אבק לסירוגין, שהבליה חשפה, וכך נוצרה דוגמת הפסים. השכבות הצטברו במשך מאות אלפי מחזורים עונתיים. הן עשויות לספק רמזים לשינויי האקלים במאדים, כמו שגלעיני קרח מאנטארקטיקה מספרים למדענים על האקלים של כדור הארץ בעבר.
→ הסעיף הקודם: 6.18 מים במאדים | הסעיף הבא: 6.20 שינויי אקלים במאדים ←