Das Tithonium Chasma bildet ein in Ost-West-Richtung verlaufendes Tal in den westlichen Valles Marineris auf dem Mars, parallel zu Ius Chasma. Das Tal erreicht eine Breite von etwa 10 km im Osten bis maximal 110 km im Westen und besitzt eine Tiefe von bis zu 4 km. Im Westen schließt die zerklüftete Region Noctis Labyrinthus an die beiden Täler an und im Osten die sich weiter nach Norden öffnenden, zentralen Senken von Melas Chasma und Candor Chasma. Der Begriff Chasma wurde von der Internationalen Astronomischen Union als Bezeichnung für eine langgestreckte Senke mit steilen Abhängen an den Seiten bezeichnet. Auf den hier vorgestellten Aufnahmen betragen die größten Höhenunterschiede vom Plateau bis in die tiefsten Regionen innerhalb der Schluchten mehr als 7000 Meter.
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