Alle, der kigger på en globus eller et verdenskort over Mars, kan ikke undgå at se den: den største og længste kløft i solsystemet. Den skærer sig langs Mars’ ækvator i ca. 4.000 kilometer og ville nå fra New York City til San Francisco, hvis den var placeret i USA. Kløftens bund synker 11 km ned under de omkringliggende sletter. Det er lige så dybt som nogle af de dybeste dele af havet her på Jorden. Dette er Valles Marineris, eller Mariner-dalen, og dens vestlige forlængelse, Noctis Labyrinthus, Nattens Labyrint.

Dette enorme sæt af indbyrdes forbundne dale breder sig fra højden af den vulkanske udbuling Tharsis mod øst, indtil det falder ned i flere kanaler og kaos-terrænregioner. Det deler sig naturligt i tre segmenter.

I vest består Noctis Labyrinthus af et netværk af krydsende lukkede kløfter og fordybninger. Disse ser ud til at flugte med forkastninger i det omgivende plateau. Længere mod øst i Noctis udvides og uddybes fordybningerne og bliver mere sammenhængende, efterhånden som de smelter sammen og danner de vigtigste øst-vestgående kløfter i Valles Marineris. Længere mod øst bliver kløfterne mere lavvandede, og fluviale træk er mere almindelige. Til sidst forsvinder canyon-systemet i et kaotisk terræn.

Og selv om canyonerne viser mange tegn på at have indeholdt søer, men man mener, at selve canyonerne er dannet af geologiske forkastninger i stor skala. Kløfterne er gigantiske grabs. En graben er et stykke jordskorpe, der falder ned mellem nogenlunde parallelle forkastninger på begge sider, når jordskorpen er under spænding. Forskerne ved ikke præcis, hvad der startede processen, men de fleste formoder, at forkastningen var forbundet med den øgede vulkanske aktivitet i Tharsis.

Søerne, der sandsynligvis blev fodret af grundvand, dannede lagvise aflejringer på kløftens bund mange steder – Ophir Chasma og Candor Chasma, for blot at nævne to af dem. Selv den lukkede depression Hebes Chasma er stort set fyldt med en gigantisk mesa. Forskerne mener, at den blev bygget af materiale, der faldt ned i jordskred fra væggene, da Hebes blev fyldt med vand.

Landskred langs kløftens vægge var den vigtigste proces, der udvidede hele kløftsystemet, sammen med fluviale aktiviteter fra grundvandet. Søerne drænede mod øst, ned ad den regionale skråning. Da de flød ud af kløfterne, opbyggede det udflydende vand store oversvømmelseskanaler, der til sidst udmundede i det nordlige lavland.

Jorden har ingen geologiske træk, der matcher Valles Marineris. Dens nærmeste paralleller er med jordiske riftdale, som f.eks. den i det østlige Afrika. Denne løber sydpå fra Det Røde Hav gennem Etiopien, Kenya, Tanzania og ind i Mozambique. Men den østafrikanske rift har mange aktive vulkaner, mens Valles Marineris tilsyneladende er fri for dem, selv om den ligger i udkanten af Tharsis. Spørgsmålet om, hvordan Valles Marineris blev født, tog form og voksede, er stadig kun delvist løst.