Depuis que les premières images des sondes Viking ont mis en évidence les stratifications des calottes polaires martiennes, les astronomes ont supposé que ces couches résultent des variations climatiques à la surface de la planète, mais la qualité des mesures anciennes n’était pas suffisante pour pouvoir établir une relation précise entre les données et les calculs des variations d’insolation à la surface de Mars. Les mécanismes régissant l’accumulation de ces calottes sont aussi très incertains, et plusieurs ordres de grandeur subsistaient dans les temps estimés de l’accumulation de ces couches. Les images à haute résolution de la sonde Mars Global Surveyor ont maintenant une résolution suffisante pour permettre une étude détaillée de ces couches
Comme pour la Terre, les perturbations planétaires induisent des variations à longue période des paramètres de l’orbite et de l’orientation de l’axe (obliquité) de Mars. Sur Terre, les variations de l’obliquité sont de seulement 1,3 degré autour de la valeur moyenne de 23,3 degrés, mais cette variation est suffisante pour induire des variations de l’insolation à la surface de la Terre dans les hautes latitudes en été qui sont à l’origine du déclenchement des périodes glaciaires du quaternaire. C’est la théorie de Milankovitch des climats. Pour Mars, les variations de l’orbite et de l’orientation de la planète sont beaucoup plus importantes (Figure 2). L’équipe de l’Institut de Mécanique Céleste (Observatoire de Paris), en collaboration avec un chercheur de Brown University, a pour la première fois établi une corrélation entre les variations observées de la luminosité des couches des calottes polaires martiennes, et les variations de l’insolation à la surface de la planète résultant des perturbations planétaires. Ces résultats permettent de proposer que les 250 m les plus récents de cette calotte se sont accumulés en 500 000 ans, ce qui correspond à un taux de déposition moyen de 0,05 cm/an.