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土卫三的第2个主要特征是巨大的伊萨卡峡谷（Ithaca Chasma），它宽100公里，深3至5公里。它延伸了2,000公里长，大约是土卫三圆周长的3/4。伊萨卡峡谷的形成被认为是因为在土卫三内部[[液体]]凝固时，导致体积膨胀，土卫三的表面因此裂开。地表下的[[海洋]]可能使得土卫三与土卫四在在早期形成2：3的轨道共振，也导致内部的潮汐加热与轨道偏心率。这个海洋后来在土卫三脱离这种共振关系之后完全结冻。在土卫三完全固化前所形成的坑洞很可能全部被后来的地质活动所消除。天文学家也提出另一种理论来解释伊萨卡峡谷的形成：在奥德修斯撞击坑形成时受到的巨大撞击，形成冲击波传遍土卫三，导致土卫三另外一面的表面破裂，形成伊萨卡峡谷。土卫三的表面[[温度]]为摄氏-187度。