Geolog planetarny bada geologię planet innych niż Ziemia oraz ich satelitów. Dziedzina, znana również jako astrogeologia lub egzogeologia, jest ściśle związana z tradycyjną geologią, ale koncentruje się na takich zagadnieniach, jak wewnętrzna struktura planety oraz aktywność wulkaniczna i powierzchniowa. Geolog planetarny może badać próbki pobrane z misji kosmicznych lub meteorytów, które rozbijają się o powierzchnię Ziemi. Zdjęcia i inne dane o kometach, księżycach i planetach przesłane z sond są również interesujące dla geologa planetarnego. Tworzenie dokładnych map planet i Księżyca oraz wyciąganie wniosków na temat możliwości istnienia życia na innych planetach to dwa z wielu celów badawczych geologów planetarnych.
Wszystkie ciała niebieskie, takie jak planety, księżyce i komety, mają ważne z naukowego punktu widzenia cechy geologiczne. Na przykład najwyższa góra w Układzie Słonecznym znajduje się na Marsie, a na Merkurym znajdują się kieszenie zamarzniętego lodu w kraterach. Dane o tych cechach są gromadzone na wiele sposobów, w tym przez teleskop, próbki zebrane przez astronautów oraz zdjęcia i dane z sond kosmicznych. Dokładne mapowanie i badanie tych cech geologicznych może ujawnić wiele o tym, jak powstało ciało, jak jego skład geologiczny ma się do składu Ziemi i czy istniało lub może istnieć życie.
Geolog planetarny wykorzystuje techniki z innych dziedzin geologii, takich jak geochemia i geofizyka, do badania składu i struktury cech geologicznych oraz składu innych planet i ich satelitów. Fizyczna analiza próbek oraz danych i fotografii to podstawowe źródła informacji. Badania te mogą ujawnić, dlaczego planeta ma określony kolor, czy jest lub była woda oraz czy na jej powierzchni występuje aktywność wulkaniczna. Na przykład Mars jest czerwony, ponieważ powierzchnia planety pokryta jest tlenkiem żelaza, który jest również przenoszony do atmosfery.
Ważnym zadaniem geologa planetarnego jest zmapowanie powierzchni planety lub jednego z jej satelitów. Sondy kosmiczne przesyłają zdjęcia powierzchni w wysokiej rozdzielczości, które ujawniają kratery i inne elementy, takie jak góry i doliny, a także kolor i fakturę. Zdjęcia orbitalne o wysokiej rozdzielczości można łączyć z modelowaniem 3D, aby poprawić obraz powierzchni i ujawnić nawet najdrobniejsze szczegóły. Dowody na smugi spływające na spływy krateru wiosną i latem na Marsie mogą pomóc geologowi planetarnemu w wyciągnięciu wniosków na temat obecności cieczy, a nie tylko zamarzniętej wody. Woda w stanie ciekłym zapewnia lepsze środowisko do życia niż woda w stanie zamrożonym.
Oprócz mapowania geolog planetarny może również skoncentrować się na kraterach uderzeniowych i atmosferach planetarnych. Krater uderzeniowy to podstawowy proces geologiczny, który kształtuje powierzchnie planet i może tworzyć wiele cech geologicznych. Geolog musi odróżnić kratery spowodowane aktywnością wulkaniczną od tych spowodowanych uderzeniem ciała obcego. Atmosfera planetarna może wiele ujawnić na temat różnic w siłach grawitacyjnych, ale także kształtować powierzchnie planet poprzez wiatr, mróz i opady.
Kariera geologa planetarnego wymaga stopnia doktora w tej dziedzinie. Ponieważ jest to zawód niszowy w geologii, tylko niewielka liczba instytucji oferuje wyższe stopnie naukowe w tej dziedzinie. Większość geologów planetarnych w Stanach Zjednoczonych jest zatrudniona przez uniwersytety, United States Geology Survey Astrogeology Science Center oraz National Aeronautics and Space Administration. Prowadzą badania i tworzą mapy planetarne i księżycowe, które uwydatniają wszystko, od dowodów wcześniejszych stężeń wody po kratery uderzeniowe i aktywność wulkaniczną.