משקעים קוטביים, קרח טחון, וקרחונים
בכל עמוד עומדת ערימה של משקעים עשירים בקרח מים שכבה דקה בעובי של כ -3 ק"מ (2 מיילים) ורק כמה עשרות מיליוני שנים. השכבה נחשפת סביב פריפרי המשקעים ובעמקים המסתחררים מהקטבים. בחורף משקעים מכוסים כפור פחמן דו חמצני, אך הם נחשפים בקיץ. בקוטב הצפוני הם משתרעים דרומה לקו רוחב 80 °. בקוטב הדרומי היקףם מוגדר בצורה פחות ברורה, אך נראה שהם נמשכים רחוק יותר מהקוטב מאשר בצפון. על פי ההערכה, הקובץ נובע משינויים בשיעור האבק והקרח, ככל הנראה כתוצאה משינויים בהטיה של ציר הסיבוב (נטייה). בנקודות נטייה גבוהות קרח המים מונע מהקטבים, ככל הנראה גורם לכובעי קרח המים הנותרים להיעלם לחלוטין ולהפקיד את הקרח על קו הרוחב התחתון. בנקודות נטייה נמוכות מכסי קרח המים הם המקסימום שלהם. וריאציות זווית משפיעות גם על שכיחות סערות אבק ותפקוד האבק בקטבים. למרבצים יש גיל צעיר מכיוון שכולם הצטברו מאז התקופה האחרונה של נטייה גבוהה בה הוסרו המשקעים הקודמים. ייחוד אחד של המשקעים בקוטב הצפוני הוא שהם מוקפים בשדה דיונה עצום ועשוי בגבס המינרלי הגופרתי ואולי מונח עליו.
בתנאים הנוכחיים, בקווי הרוחב הגבוהים מ- 40 מעלות, קרח קרקע יציב לצמיתות בעומקים של פחות ממטר (3 רגל) מתחת לפני השטח מכיוון שהטמפרטורות שם אף פעם לא עוברות מעל נקודת הכפור. מעל קו הרוחב של 60 מעלות הקרח רדוד מספיק כדי שהתגלה ממנו מסלול. קרח נמצא גם מעט מתחת לפני השטח על ידי נחת הפניקס ב 68 מעלות צלזיוס. בקווי רוחב הגבוהים מ 40 מעלות, מכתשי ההשפעה האחרונים חפרו את פני השטח לעומק של יותר משני מטר וחשפו את הקרח האדמה. ישנם גם תכונות פנים רבות הנגרמות על ידי נוכחות של קרח אדמה שופע. אלה כוללים קרע שבר מצולע בדומה לזה שנמצא באזורי פרפרוסטר יבשיים וריכוך כללי של השטח, ככל הנראה הנגרם כתוצאה מזרימה קרובה של החומרים הקרובים לפני השטח. מאפיין בולט של פסי הרוחב של 40-60 ° המעידים על קרח הוא הימצאות סינרי פסולת בבסיס המדרונות התלולים ביותר. נראה כי חומרים שהוזלו מהמורדות זרמו עשרות קילומטרים מהמדרונות, ומכ"ם חודר אדמה מראה כי הסינרים מכילים שברים גדולים של קרח.
בתקופות של נטייה גבוהה קרח מונע מהקטבים שהצטבר על פני השטח ברוחב התחתון, אולי ליצירת קרחונים. מודלים של זרימת האטמוספרה מראים כי האתרים המועדפים להצטברות קרח בתקופות אלה הם המורדות המערביים של הרי הגעש תרסיס ומצפון-מזרח לאגן Hellas. כל המיקומים הללו עשירים בתכונות זרימה ובצורות יבשתיות מורניות, מה שמרמז כי קרחונים אכן היו שם בעבר.
מכשיר הרדאר שעל סיפון חללית Mars Express זיהה אגם של מים נוזליים מתחת לכיפה הקרח הקוטבית הדרומית. מכיוון שמאמינים כי טמפרטורת הקרקע מתחת לכובע הקוטב היא בערך -68 מעלות צלזיוס, המים באגם יצטרכו להיות מלוחים ביותר.
אזור הקוטב הצפוני מכיל גם את האזור הגדול ביותר של דיונות חול במאדים. הדיונות, התופסות את חלקה הצפוני של המישור המכונה Vastitas Borealis, יוצרים רצועה העוטפת כמעט את כומתת השרידים הקוטבית הצפונית. ניתן לראות כמה שערי עירוב של שלג ושלג פחמן דו חמצני עונתי במקומות מסוימים, מה שמצביע על כך שהדיונות פעילות לפחות בטווח זמן עונתי.
