Parece que você já respondeu sua própria pergunta. A * é provavelmente a melhor abordagem. Sim, é claro que pode ser usado da maneira que você descreve, incluindo o uso de informações de altura para evitar montanhas. Contanto que você possa acessar informações sobre qualquer grade na superfície do seu mundo, não há motivo para não usá-las na heurística A *.
Finalmente, você está confundindo a localização do caminho com o caminho a seguir no final da sua pergunta. A descoberta de caminhos não se importa com a gravidade, a menos que você a adicione como heurística e, como você está na superfície de um planeta, a gravidade será essencialmente a mesma em toda a superfície. Muitos jogos têm gravidade junto com o movimento, não vejo razão para que você não consiga.
Basicamente, queremos mapear o vermelho para o azul, para ser o mesmo em uma esfera e em um cubo.

Como A * está frequentemente recebendo vizinhos para seu nó atual, você pode criar facilmente um conjunto de funções para obter nós adjacentes. Por exemplo, getXPlus(), getXMinus(), getZPlus()e assim por diante. Essas funções pegam o nó atual e retornam o nó na direção especificada pelo nome da função.
Na maioria das vezes, essas funções podem apenas incrementar um valor e, no entanto, nas bordas, isso muda.
Você deseja mapear a superfície do seu cubo para um sistema de coordenadas 2D. Como você decide, eles não precisam se alinhar, apenas dê a cada espaço da grade uma coordenada X, Y exclusiva.
Agora, quando estiver em uma aresta, e obtendo o espaço da grade adjacente, não será necessariamente apenas incrementar as coordenadas. Temos que descobrir para qual face estamos nos movendo e mudar para as coordenadas dessa face.
Por exemplo, obter a coordenada XPlus aqui alterará as coordenadas X e Y porque estamos mudando para um novo espaço de grade em uma nova face. A linha verde representa uma aresta entre duas faces.

Agora, essas são apenas coordenadas globais; pode ser mais fácil usar um sistema de coordenadas local interno, com uma terceira dimensão que representa a face do cubo em que você está atualmente.
De qualquer forma, você precisa ter uma coordenada exclusiva para cada espaço da grade na face do cubo. A travessia entre eles dependerá de como você implementa o sistema de coordenadas. Você também precisa saber onde essa coordenada é mapeada para a superfície da esfera.
Tudo isso deve ser abstraído para que você nem saiba.