دانشمندان نحوه تشکیل کلاهک یخی شمال مریخ را مجدداً بررسی نمودند. این بررسی یک شکاف عظیم، بزرگتر از 'گرندکانیون' و یکسری مسیرهای مارپیچی را شامل می شود. جک هالت و ایساک اسمیت از دانشگاه تگزاس با استفاده از داده های راداری به دست آمده از مدارپیمای MRO ناسا، ژئولوژی کلاهک یخی شمال این سیاره سرخ را مورد کاووش قرار دادند.
صفحات بزرگ یخی بر روی زمین اساسا به وسیله جریان یخ شکل می گیرد.اما در مریخ نیروهای دیگری دخیل بوده و در نهایت منجر به تشکیل کلاهک های یخی قطبی شده. کلاهک یخی شمال کوهی از لایه های یخ و خاک به عمق بیش از 3 کیلومتر است و مساعت آن اندکی بزرگتر از تگزاس می باشد. دانشمندان با استفاده از آنالیز داده های راداری قادرند لایه ها را کنار زده و چگونگی تشکیل این کلاهک یخی در طول زمان را آشکار سازند.
یکی از بارزترین جلوه های کلاهک یخی شمال، تنگه عمیق یا Chasma Boreale است؛ شکاف عمیقی بزرگتر از تنگه بزرگ Grand Canyon. برخی دانشمندان پیشنهاد نموده اند که Chasma Boreale زمانی تشکیل شده که حرارت آتشفشانی قسمت های زیرین صفحه یخی را ذوب کرده و باعث بالا آمدن این قسمت شده. برخی دیگر بادهای قوی قطبی به نام بادهای کاتاباتیک (katabatic) را مسئول می دانند.
جلوه معمایی و مبهم دیگر، مسیرهای مارپیچی است که از مرکز به سمت بیرون کلاهک یخی امتداد یافته اند. از آنجایی که این نماها در 1972 کشف شدند، دانشمندان نظریه های متعددی درباره چگونگی شکل گیری آنها ارائه داده اند. یکی از این نظریه ها، این مسیرها را به عنوان رشته های سیاره ای معرفی می کند. یخ های نزدیک تر به قطب نسبت به یخ های دورتر آهسته تر حرکت می کنند که باعث شکسته شدن یخ نیمه جامد می شود.
در یک نظریه دیگر از یک مدل ریاضی بسیار دقیق استفاده شده و بیان می دارد افزایش حرارت خورشیدی در جاهای مشخص باعث هدایت جانبی به محیط های کناری شده و نهایتا منجر به تولید این مسیرها می گردد.
ثابت شده که هم Chasma Boreale و هم مسیرهای مارپیچی اساسا توسط باد خلق شده اند. این پدیده ها در طی میلیون ها سال و هم زمان با رشد صفحات یخی به وجود آمده .
توپوگرافی اساسی توسط یخ های قدیمی تر تعیین می شود. در واقع بر اثر الگوهای بادی، یخ های قدیمی تر محل و چگونگی تشکیل جلوه های سطحی را تعیین می کنند. توپوگرافی به مجموعه پستی و بلندی های سطح گفته شده و شکل سه بعدی سطح را شامل برآمدگی ها، دره ها، دامنه ها و دشت ها نشان میدهد.
تا قبل از انجام این تحقیق تصور عموم بر این بود که کلاهک یخی شمال مریخ از لایه های بسیار صاف و یکنواخت شبیه یک کیک لایه ای تشکیل شده و فرض بر این بود که اطلاعات اقلیمی درون این لایه های حفظ شده. چیزی که از آنها می توان به دست آورد تنها از ضخامت و ترکیب ذرات است. این بررسی جنبه های زیادی را آشکار ساخت از جمله لایه هایی که در ضخامت و جهت گیری با هم تفاوت داشتند و یا اینکه در برخی نقاط حذف می شدند و حقیقتا به عنوان نقطه عطفی در اطلاعات اقلیمی به شمار می آید.
هالت نویسنده مباحث مربوط به Chasma Boreale در مقاله چاپ شده در ژورنال نیچر می گوید: "هیچ کس چنین ساختار پیچیده ای را در لایه ها تشخیص نمی داد. این لایه ها تاریخ تجمع یخ، انتقال و فرسایش بادی را ذخیره کرده و از آنها می توانیم تاریخچه ای از اقلیم گذشته را کشف کنیم. آن هم با جزئیات دقیقی که هیچکس تاکنون انتظارش را نداشت."
مسیرهای مارپیچی نتیجه فرسایش بادی است که اول بار آلن هاوارد (Alan Howard) محقق دانشگاه ویرجینیان با اتکا به تصاویر سطحی که از ماموریت Viking به دست آمده بود چنین پروسه ای را در 1982 پیشنهاد داده بود.
ایساک اسمیت می گوید: "او تنها تصاویر به دست آمده از Viking با وضوح پایین را داشت. افراد زیادی نظریه های دیگری داشتند که نظریه او را غلط نشان می داد. اما وقتی شما با یک دید دیگر به مقاله او نگاه کنید دقیقا همان چیزی را می بینید که ما در داده های راداری می بینیم."
چرا این مسیرها و شکاف ها مارپیچ هستند؟ اول، بادهای کاتاباتیک توسط هوای سرد و فشرده ایجاد می شوند که از قطب ها به اطراف کلاهک یخی حرکت می کند. دوم، همانطور که این بادها به طرف پایین می وزند تحت نیروی کوریولیس (Coriolis) یا اثر چرخشی قرار می گیرند. این نیرو در اثر چرخش سیاره در فضا به وجود می آید. این نیرو اثر بادها را دو برابر می کند و شیارهایی که ایجاد می کند به صورت مارپیچ در می آید.
این جهش بزرگ با بکار گیری وسیله جدیدی به نام رادار شالو (Shallow Radar) یا شاراد (SHARAD) ممکن شده. این وسیله شبیه تجهیزاتی است که در هواپیمای آنت آرکتیکا (Antarctica) و گرین لند (Greenland) به کار گرفته شده اما قبل از استفاده در تحقیقات مریخ برخی دانشمندان تردید داشتند که آن قادر باشد از مدار اطلاعات مفیدی را از مریخ جمع آوری کند. شاراد توسط آژانس فضایی ایتالیا برای ناسا آماده شد.
