Фамилия Марсианов звучит необычно, почти фантастически, но её происхождение куда прозаичнее, чем можно подумать. Сразу отбросим версию о связи с планетой Марс: в русской ономастике фамилии от астронимов — явление позднее, книжное и крайне редкое. Основа здесь — каноническое крестильное имя Марс, которое восходит к латинскому Mars, Mars — имени древнеримского бога войны. В святцах это имя встречается, хоть и нечасто, и давали его при крещении.

Словообразовательная модель типична для русских фамилий: суффикс -ов присоединялся к основе имени (Марс) и указывал на принадлежность: «Марсианов» буквально означало «сын Марсиана», то есть человека по имени Марсиан. Обратите внимание: не «Марсов», а «Марсианов». Это говорит о том, что в основе лежала не просто форма Марс, а её производная — Марсиан. Такое имя образовано с помощью суффикса -иан, который в греко-латинской традиции придавал значение «принадлежащий, посвящённый» (ср. Юлиан от Юлий, Севастьян от Севаст). То есть Марсиан — «посвящённый Марсу» или «Марсов».

В бытовой речи имя Марсиан могло сокращаться, но в документах, особенно церковных, фиксировалась полная форма. От неё и пошла фамилия. Носители её, скорее всего, были выходцами из духовного сословия или из крестьян, получивших фамилию по имени отца при переписях. В среде семинаристов и священников такие «латинизированные» имена встречались чаще, чем у крестьян, но полностью исключать простонародное бытование имени Марсиан нельзя — в святцах оно есть, а значит, его могли дать любому крещёному.

Географически фамилия редкая и преимущественно русская. Встречается в центральных областях России, на Урале и в Сибири — там, где оседали переселенцы из европейской части. Встречаются варианты написания: Марсианов, Марсиянов, Марсияннов, но все они восходят к одной основе. Сравните с однокоренными, но более частыми фамилиями: Марсов, Марсовин, Марсьянов — последняя, кстати, тоже образована от Марсиана, но с иной передачей звука «и» на письме.

Таким образом, фамилия Марсианов — не плод фантазии, а редкий пример фамилии от латинского имени, которое через церковную традицию вошло в русский именослов. Ваш предок, скорее всего, был человеком по имени Марсиан, а фамилия просто закрепила его отчество.