En Marte la actividad termokárstica sería un fenómeno más probable que la erosión por agua fluyente, cuya presencia actual en el planeta se vería impedida tanto por la baja presión atmosférica existente, que es tan solo un 0,05 % de la terrestre, como por el bajo rango de temperaturas reinantes en la superficie (entre –36 y –125 °C), situado por debajo del punto triple del agua.

Entre otras hipótesis para su origen destacan la propuesta por McCauley en 1972, quien sugería que el cañón se formó por la retirada del magma existente bajo la superficie, o la de Tanaka y Golombek, quienes en 1989 ya apuntaban a una posible fractura por tensiones en la corteza como causa principal.

Contiene asimismo cañones que discurren en diferentes direcciones, rodeando grandes bloques de terreno antiguo.

El espacio entre los distintos bloques está compuesto tanto por material superficial liso como quebrado.

Entre Noctis Labyrinthus y el propio Valles Marineris se encuentra Oudemans Crater, ligeramente desplazado hacia el sur.

La pared meridional de Ius (también en menor grado la septentrional) posee numerosos valles cortos estrechándose hacia el sur, cuyos bordes poseen forma de anfiteatro natural que muestran algunas estructuras similares a las zanjas existentes en la meseta del Colorado cercanas al Gran Cañón y que surgen por la erosión del agua corriente.

Tithonium Chasma es muy similar a Ius, excepto en la ausencia de estructuras similares a zanjas presentes en el sur, y contiene una pequeña porción de suelo con características muy similares a las que presenta el suelo liso, excepto en que parecen ser derrumbes de cenizas que han sido erosionados por los vientos, formando estructuras eólicas.

La siguiente porción de Valles Marineris hacia el este está compuesta por tres chasmas, que son Melas, Candor y Ophir Chasmata, dispuestos en este sentido desde el sur hacia el norte.

El suelo de Melas Chasma está compuesto en un 70 % por material masivo joven, probablemente cenizas volcánicas arrastradas y depositadas por los vientos marcianos, dando lugar a estructuras eólicas.

Este suelo también contiene materiales ásperos cuyo origen radica en la erosión de las laderas del cañón.

En el suelo del cañón situado entre Candor y Melas Chasmata existe un material acanalado que se interpreta como depósitos aluviales o materiales derrumbados o contraídos por la retirada del hielo de agua.

Existen también varias espirales formadas por material agrupado, que parece proceder de las paredes del cañón.

La sección de estos acúmulos aparecería fuertemente deformada, con gruesas y delgadas capas que muestran múltiples dobleces, según lo apreciado en las imágenes disponibles.

Al este de Coprates Chasma se localizan Eos y Ganges Chasmata.

El terreno occidental de Eos Chasma está compuesto principalmente por un material macizo tallado por el agua, formado tanto por depósitos volcánicos como eólicos y posteriormente erosionados por los vientos marcianos.