We used infrared data from the Lunar Reconnaissance Orbiter (LRO) Diviner Lunar Radiometer Experiment to globally map thermophysical properties of the Moon's regolith fines layer. Thermal conductivity varies from 7.4$\times$10$^{-4}$ W m$^{-1}$ K$^{-1}$ at the surface, to 3.4$\times$10$^{-3}$ W m$^{-1}$ K$^{-1}$ at depths of $\sim$1 m, given density values of 1100 kg m$^{-3}$ at the surface, to 1800 kg m$^{-3}$ at 1-m depth. On average, the scale height of these profiles is $\sim$7 cm, corresponding to a thermal inertia of 55 $\pm$2 J m$^{-2}$ K$^{-1}$ s$^{-1/2}$ at 273 K, relevant to the diurnally active near-surface layer, $\sim$4-7 cm. The temperature-dependence of thermal conductivity and heat capacity leads to a $\sim$2$\times$ diurnal variation in thermal inertia at the equator. On global scales, the regolith fines are remarkably uniform, implying rapid homogenization by impact gardening of this layer on timescales $<$ 1 Gyr. Regional and local scale variations show prominent impact features $<$ 1 Gyr old, including higher thermal inertia ($>$ 100 J m$^{-2}$ K$^{-1}$ s$^{-1/2}$) in the interiors and ejecta of Copernican-aged impact craters, and lower thermal inertia ($<$ 50 J m$^{-2}$ K$^{-1}$ s$^{-1/2}$) within the lunar cold spots identified by Bandfield et al. (2014). Observed trends in ejecta thermal inertia provide a potential tool for age-dating craters of previously unknown age, complementary to the approach suggested by Ghent et al. (2014). Several anomalous regions are identified in the global 128 pixels-per-degree maps presented here, including a high-thermal inertia deposit near the antipode of Tycho crater.

Abstract Young (<1 Ga) craters on the Moon are known to host diverse mixtures of ejecta with varying spectral and physical properties. In this work, we examine 13 yr of bolometric surface temperature data from the Diviner Lunar Radiometer on board the Lunar Reconnaissance Orbiter over the ejecta blankets of 10 lunar craters of varying sizes ( D = 5–43 km) and ages (<10 to ∼200 Ma) to study the spatial variation in their thermophysical characteristics. We find that a one-dimensional thermal model with two free parameters—the bottom-layer bulk density, ρ d , and the transition height between the surface and bottom-layer densities, H —is able to accurately fit these data over our study regions, in contrast to previous models that assumed a constant ρ d . Based on the best-fit model parameters, young crater ejecta can be divided into three classes: (1) “blocky” regions with a high abundance of boulders >1 m in diameter, (2) “clastic” ejecta with varying levels of vertical density stratification, and (3) “impact melts” with high thermal inertia materials buried under a layer of less dense material. These thermophysically derived classes correlate strongly with observed morphology in high-resolution images and polarimetric signatures in decimeter-wavelength radar, and their thermophysical properties evolve distinctly with crater age. This technique represents the first time impact melt in many forms can be quantitatively distinguished by its physical properties from other types of ejecta using remote-sensing data and could have applications in validating models of impact ejecta production and deposition.

Abstract The formation mechanisms, extent, and compositions of red spots on the lunar surface have intrigued the lunar community for decades. By identifying a new dome and another silicic crater in the highlands nearby, we find that the silicic volcanism in the Gruithuisen region extends beyond the three major domes. Our observations indicate that the Gruithuisen domes have low iron and titanium contents. They are enveloped by ejecta from surrounding regions and host silica-rich material excavated by the young craters consistent with previous work. Our boulder maps of the Gamma dome display a high boulder count and indicate that the Diviner rock abundance maps are only sensitive to boulders larger than ∼2 m. The H-parameter values are sensitive to presence of rocks and may be a better indicator of rocks at submeter scales. The Delta dome has gentle slopes, lower rock abundance, and one young crater, and it could serve as a safe and scientifically valuable site for landing and exploration of the domes and nearby region. The dome also displays anomalously high H-parameter in the same region as the crater, indicating the potential presence of pyroclastic materials. We observe up to 200 ppm of OH/H 2 O on the domes and nearby mare despite the presence of a weak magnetic field to the south of Delta dome, further supporting the potential presence of pyroclastics in the region. This study could potentially aid in logistical and scientific decisions of the future NASA missions in the region.