Загадочная структура состоит из чередующихся слоев замерзшего углекислого газа и воды, уходящих на глубину до одного километра. Теоретически такая структура не может существовать, поскольку «сухой лед» менее термически стабильный, чем водяной. Новая модель предполагает, что такая картина возникла при сочетании трех факторов: изменение угла наклона оси планеты, степень отражения льдами солнечных лучей и увеличение атмосферного давления при таянии «сухого льда».
Ученые разработали теоретическую модель, которая совпала с данными наблюдений спутников. Она предполагает, что в последние 500 тысяч лет ось вращения Марса колебалась, в результате чего южный полюс планеты получал различное количество солнечного света. «Сухой лед» накапливался, когда света было мало, и сублимировался, когда наступал пик солнечной радиации. Однако вместе с замерзшей углекислотой накапливалось небольшое количество водяного льда, который служил защитой для нижележащего слоя диоксида углерода.
Самый старый и глубокий слой льда сформировался 510 тысяч лет назад после периода экстремальной инсоляции, когда весь углекислый газ находился в атмосфере.
Подобный механизм был предсказан в 1966 году Робертом Лейтоном (Robert Leighton) и Брюсом Мюрреем (Bruce C. Murray) из Калифорнийского технологического института. Они предположили, что Марс с тонкой атмосферой из углекислого газа может иметь долгосрочные стабильные полярные отложения CO2-льда, которые, в свою очередь, будут контролировать глобальное атмосферное давление.