水手号谷可能是在过去由液态水侵蚀而形成。McCauley 于1972年提出另一个假设是水手号谷可能是因为表面下的岩浆流失造成表面下陷而形成。约 1989年 Tanaka 和 Golombek 提出可能是由张力造成的破裂造成。今日最被认同的理论则是类似东非大裂谷的形成机制，之后再因为峭壁的山崩和侵蚀使其扩大。尼克·霍夫曼认为其中一个侵蚀物来源是诺克提斯迷宫下含二氧化碳层的解压造成。因为当固态二氧化碳因为压力降低转变成液体或气体时会以高速进入火星大气层。因为水手号谷被认为是大型裂谷，它的形成和塔尔西斯隆起的