Полярные шапки на Марсе - это заметные даже с Земли белые пятна, очертания которых меняются в разные времена года, то разрастаясь, то практически исчезая. На том полушарии планеты, где зима сменяет осень, шапка начинает расти, при этом на другом полушарии начинается лето, и процесс там протекает обратный. Зима в южном полушарии более холодная, а лето более теплое, чем в северном. Весной на южном полюсе полярная шапка уменьшается, а к середине марсианского лета практически исчезает, северная полярная шапка имеет большие размеры. Эта картина повторяется каждый год.

В середине марсианской зимы полярные шапки распространяются по поверхности до широты 50°. Нетающие, остаточные части этих шапок состоят из плотных слоистых отложений. На отдаленных снимках они выглядят вихреобразными образованиями, а на более детальных можно рассмотреть сложную систему уступов, террас, депрессий и др. Отложения в остаточных полярных шапках являются слоями льда, смешанного с мелкозернистым лессоподобным материалом.

При инфракрасном картировании поверхности Марса было выявлено, что летняя температура в северной полярной шапке не снижается более -70 °С, что исключает возможность стабильного существования углекислого газа в шапках льда. Северная остаточная шапка сейчас намного крупнее южной (соответственно 1000 км и 300 км в поперечнике), что связано с нахождением южного полушария в летний период в перигелии, иными словами – намного ближе к Солнцу.

Кроме того, этому способствует и более низкое расположение поверхности северного полушария, где преобладают обширные низменности, которые на протяжении миллионов лет могли собирать в себе толщи мелкозернистого материала, сносимого с возвышенностей южного полушария. В условиях сурового марсианского климата такие осадочные отложения могли стать крупнейшим потенциальным резервуаром для скопления льда.