实际上，它可能是由许多过程共同形成的。但其形成的最大影响因素可能和地球上的大峡谷完全不同。随着各种火星探测器传回了越来越多的数据，我们已经可以拼凑起火星上的水手峡谷最有可能的演化故事了。
这幅彩色火星地形图采用火星轨道激光测高 (MOLA) 数据制作，展示了火星最深处（例如通向北半球深海盆地的 Valles Marineris 深流通道）与火星塔尔西斯地区高山山顶最高处之间的差异超过 20 公里。
上图是火星的地形图。虽然有许多显著特征，但当谈到其中最壮观的峡谷——水手号峡谷时，有几个突出的特征是相关的。水手号峡谷位于火星赤道以南，略偏东于火星塔尔西斯隆起处：高海拔地区（红色）是太阳系许多最大火山山脉的所在地，包括奥林匹斯山，它是塔尔西斯隆起处西缘唯一的白色山峰。塔尔西斯地区两侧是「深蓝色」区域，它们对应于低海拔地区，这些地区可能曾是古代火星海洋的所在地。
虽然如今的火星是寒冷、干燥的沙漠星球，由于气压极低（火星表面的气压仅为地球的 1/140），液态水无法在其表面存在，但在过去，火星却截然不同。尽管我们对太阳系过去的许多方面仍存在巨大的不确定性，但我们现在已经掌握了足够多的信息，可以从许多证据中重建出一段非常有趣、细节丰富的火星历史。虽然接下来的很多内容都是推测性的，但这是目前关于火星如何变成今天这个样子的最佳共识，尤其是关于整个太阳系中「最大的峡谷」是如何在火星上形成的。
尽管我们现在相信我们了解了太阳和太阳系是如何形成的，但对我们过去的原行星阶段的早期看法仅是一种例证。虽然很久以前，在我们系统形成的早期阶段存在许多原行星，但今天，只有八颗行星幸存下来。它们中的大多数都有卫星，而且太阳系的各个带和云层中也分布着小型岩石、金属和冰体。
最初，太阳系由一个前太阳星云和围绕它的原行星盘组成。在这个星云的中心是一颗原恒星，它最终将成长为我们的太阳，而原行星盘内部则发展出不稳定性。随着时间的推移，原恒星核心的核聚变点燃，将其转变为一颗成熟的恒星。原行星盘内的不稳定性可能导致在短短几百万年的时间里开始形成许多原行星的核心，并最终形成成熟的行星。我们有较大的把握可以确定，最初有超过八个这样的行星，而额外的行星要么被弹出，要么被吸入太阳，或者与其他天体相撞，从而形成了更大质量的行星并产生了卫星，就像如今的土星和木星。
除了我们今天看到的两颗火星卫星火卫一和火卫二之外，一次碰撞之后的行星盘可能还产生了三颗火星卫星，其中只有两颗至今还存在。这种想法认为，火星曾经最靠内的卫星很久以前就被摧毁了，并落回了火星。这颗假想的火星瞬时卫星是在 2016 年的一篇论文中提出的，现在已成为火星卫星形成的主要观点，并有助于解释火星南北半球地形的巨大差异。
最有可能的演化剧本是这颗卫星首先被母星火星的引力潮汐力摧毁，并被拉伸成一个碎片环。与现代火星大气不同，早期火星拥有更厚的行星大气，更类似于年轻地球的大气，很可能受到持续不断的火山活动所释放的挥发性气体的影响，这种活动甚至持续到今天。来自其较大卫星的环状碎片随后开始与火星大气相互作用，最终万有引力将整个环（相当于一个大卫星）带回火星，撞击火星表面并改变了火星的地貌。火星北半球的海拔明显低于南半球，这可能是这一过程的结果。
死海裂谷，又称死海转换带，是西边非洲板块和东边阿拉伯板块之间的裂谷。黄色箭头表示阿拉伯板块相对于非洲板块的当前运动，速度以毫米/年表示。
1· 水的侵蚀，
2· 冰川丰富地区的永久冻土融化，
3· 地下岩浆的突然收缩，
4· 固体岩石分裂的拉伸断裂。
火星上一个古老的撞击盆地（用黑色圆圈勾勒出轮廓）由于水手谷顶部和底部的相对运动而发生了移动/偏移。这一 150-160 公里的偏移由 An Yin 于 2012 年首次发现，是有关水手谷起源和火星早期地质历史的最有力证据之一。
除了侵蚀力之外，这里无疑还发生了山体滑坡，这可能与火星过去的水环境有关，但也与后来的故事有关，包括火星失去最后一滴液态地表水之后的漫长时光。这可能解释了为什么当我们检查水手号峡谷两侧的崖壁时，我们发现它们似乎显示出峡谷底部有大量沉积物的证据。
图中所示的奥德曼斯撞击坑与海拔最高的水手谷盆地重叠，它可能是造成后期山体滑坡的少数几个撞击坑之一，这些山体滑坡拓宽并填满了太阳系最大峡谷的最深处。
然而，火星的构造与地球的构造有着巨大的差异，这对于理解为什么水手号峡谷能够存在这么久并且发展得如此之大至关重要。地球上几乎所有的裂谷，甚至我们最大的峡谷，都只有不到 1 亿年的历史。在地球上，我们星球的岩石圈——地壳和上地幔——被分裂成许多大板块，这些板块「漂浮」在软流圈（下地幔）之上。当这些板块碰撞、分开、相互滑动以及以其他方式移动时，我们的星球上就形成了山脉、火山和裂谷等特征。
1. 它的北部低地，包括有迹象表明火星北半球的地壳非常薄，并且与较古老的南半球相比，地壳重新浮出的时间相对较晚。
2. 其南部高地的表面比北部低地更古老，并且拥有火星上发现的最古老、最古老的撞击坑。
3. 塔尔西斯隆起：赤道高地，包含奥林匹斯山和其他几座大山：是太阳系中最大的山脉之一。
当我们将所有这些信息放在一起时，我们可以讲述一个未经证实的故事来解释水手号峡谷的形成。
数十亿年前一颗小行星的巨大撞击可能创造了火星的卫星，其中包括一颗如今已不复存在的内层较大的卫星。虽然这本身并不能解释塔尔西斯地区和水手谷的形成，但它可能是造成南北半球二分法的主要原因，而南北半球二分法在红色星球的地质历史中发挥着重要的进化作用。
首先，巨大的撞击产生了火星的卫星，然后最大的、最内侧的卫星落回火星。这有可能造成了南北半球的分裂。然后，火山活动和地幔顶部增厚地壳的「漂浮」——被称为均衡隆升——在后来成为火星塔尔西斯地区的地区发生了。
然而，由于火星的岩石圈不移动，这意味着火山「热点」相对于火星表面特征没有移动，因此洼地开始形成，地壳开始在该地区扩散，扩大了塔尔西斯凸起和它所处的高原区域。这可能导致塔尔西斯凸起开始相对于其下方的火山热点移动，甚至可能导致整个火星地壳和/或岩石圈相对于这些火山热点移动。
由于地壳在地幔上方的稳定性取决于所谓的均衡状态，就像一艘船漂浮在海洋之上，因此地壳相对于其下方地幔的位置发生移动会导致不稳定。而且，由于要承载如此多的质量，脆弱区域将开始破裂。
这张彩色火星地图突出显示了巨大的裂谷，即水手谷。水手谷的最大深度约为 7 公里（23,000 英尺），太阳系中没有任何一个单一地貌的长度、宽度和深度之和比水手谷更大。最初，地壳中的裂缝（可能是由塔尔西斯地区隆起产生的应力引起的）导致了形成这个裂谷的第一步，也是最重要的一步。
额外的火山和地质构造活动导致水手谷进一步裂解，包括由 An Yin 发现的北部和南部之间 150-160 公里的「偏移」。只要火星上有水流动，水手谷可能就是冰、雪和其他形式的水向东流入曾经的海洋的主要通道，形成了一个流出通道网络，在现代测量数据中仍然可见。
最后，即使在火星变成一个干燥贫瘠的星球之后（在其核心逐渐冷却之后，在其大气层被剥离之后，在其表面不存在液态水之后），进一步的山体滑坡（可能是由地震、地质构造活动和/或随后的撞击引起的）造成的山体滑坡进一步拓宽了最大的峡谷，但其代价是填满其最深处，使其比以前更浅。
从太空中俯瞰火星的壮丽景色。
