Работы первой новоземельской экспедиции Пахтусова получили высокую оценку и было решено их продолжить, «чтобы описать восточный берег северного острова Новой Земли… попытаться, сколь позволят обстоятельства, проникнуть на восток и север от мыса Желания для осмотра, не имеется ли по сим направлениям каких-либо неведомых еще островов» (1956, с. 134). С учетом особенностей работы практически на «белом пятне» в инструкции от директора Гидрографического депо прямо указывалось, что «прежние опыты Ваши будут здесь Вас руководствовать более, нежели, что по сему предмету теперь предположить можно» (1956, с. 135).
Экспедиция вышла в море 5 августа 1834 года на шхуне «Кротов» и карбасе «Казаков», названных так в память пропавших без вести командира и его помощника со шхуны «Енисей», направившись к западному устью Маточкина Шара. На этот раз пролив был плотно закупорен зимними льдами, так что пришлось становиться на зимовку в устье реки Чиракина, рядом с остатками кочмары, брошенной экспедицией Розмыслова.
С наступлением весны сам Пахтусов продолжил работы Розмыслова и Литке по картированию Маточкина Шара, поручив своему помощнику Августу Карловичу Цивольке съемки к северу от Маточкина Шара по карскому побережью, что тот и выполнил на протяжении ста шестидесяти километров, отметив, что «в заливах Незнаемый и Медвежий видны были разлоги, которые, быть может, составляют часть проливов, проходящих до западного берега земли» (1956, с. 120) — тем самым на будущее обозначилась новая проблема, решать которую пришлось уже полярным исследователям XX века.
Между тем состояние зимовщиков оставляло желать лучшего. Еще 8 мая умер один из них, а ко времени выступления основной части экспедиции для выполнения поставленной задачи оказалось еще несколько больных. В результате в зимовье осталось четверо, а остальные 11 человек 29 июня отправились на карбасе «Казаков» на север. По пути они осмотрели губу Серебрянка, где были обнаружены остатки кораблекрушения — «по краске и размерению не оставалось сомнений, что все это было со шхуны “Енисей”… Не оставалось больше сомнений в погибели наших товарищей» (1956, с. 125), — отметил Пахтусов. «Мне кажется, — продолжил он далее, — что Кротов почел эту губу за Маточкин Шар (ибо она с устья похожа на пролив, более чем самый Шар) и когда увидел свою ошибку, то, может статься, стал отлавироваться» (1956, с. 125), но было уже поздно.
Такая находка оказалась скверным предзнаменованием, потому что уже спустя неделю карбас «Казаков» был раздавлен льдом у острова Верха почти на 76 градусе северной широты. Мыс, у которого это произошло, с тех пор известен под названием Крушения. В ожидании попутных ветров Пахтусов и Циволька продолжали съемки на окрестном побережье, отмечая многочисленные признаки пребывания пред-шественников-поморов в виде изб различной сохранности, остатки судов, а чаще могилы. Спустя десять дней потерпевшие крушение были спасены ладьей помора Афанасия Еремина, доставившей их в Маточкин Шар, откуда Пахтусов предпринял еще один маршрут по карскому побережью вплоть до 74 градуса 21 минуты северной широты, где был остановлен непроходимыми льдами. Вскоре после возвращения в Архангельск отважный моряк, организм которого был подорван перенесенными в экспедициях лишениями, скончался. Его заметки и результаты наблюдений были обработаны известным гидрографом Михаилом Францевичем Рейнеке, который так отозвался о результатах наблюдений за состоянием погоды — «эти данные — сокровище для метеоролога» (1956, с. 135). Несмотря на то, что поставленная задача так и не была решена, полученные результаты были высоко оценены последующими поколениями исследователей. Не случайно швед Адольф Эрик Норденшельд (о заслугах которого в изучении Новой Земли речь впереди) так оценил личность этого исследователя и его результаты: «По преданности делу, которому посвятил себя, по уму, мужеству и настойчивости Пахтусов занимает одно из выдающихся мест среди полярных мореплавателей всех наций. В то время не много было таких арктических экспедиций, доставивших такое множество драгоценных астрономических определений мест, геодезических измерений, метеорологических наблюдений, замечаний о приливе и отливе и пр.» (1881, с. 270).
Полученные результаты привлекли внимание Академии наук, которая летом 1837 года командировала на архипелаг академика Карла Максимовича Бэра на шхуне «Кротов» под командованием Цивольки и в сопровождении ладьи «Святой Елисей» с кормщиком Ереминым (который два года назад выручал Пахтусова с его людьми). Целью этой экспедиции было выяснить, «что в состоянии природа создавать на севере при столь незначительных возможностях, какие ей там представляются». Бэр на берегах Маточкина Шара и западного побережья Южного острова собрал богатые ботанические и геологические коллекции, провел собственные метеорологические наблюдения, сопоставляя которые с данными Пахтусова, пришел к выводу о разнице в климатических условиях по обоим морским побережьям Новой Земли, что объяснил различиями в ледовом режиме омывающих морей. С его легкой руки определение Карского моря в качестве ледового погреба превратило последнее на многие десятилетия в пугало для моряков. Тем не менее именно Бэр первым показал необходимость оценки взаимодействия суши, моря и атмосферы при характеристике не только Новой Земли, но и других полярных архипелагов.
Новая Земля оставила сильное впечатление в душе этого выдающегося исследователя. По его мнению, отсутствие древесной и даже травяной растительности «вызывает чувство одиночества, которое охватывает не только рефлектирующего мыслителя, но и самого грубого матроса. В этом ощущении нет ничего устрашающего. В нем есть что-то торжественное и возвышенное. У меня при этом всплыло представление, которое я не мог подавить, как будто я присутствую при первых актах творения и что зарождение жизни еще последует за этими днями». Открывшееся огромное поле деятельности вызвало у Бэра ощущение эйфории, которое привело его к следующему заключению: «Новая Земля есть настоящая страна свободы, где каждый может действовать и жить, как он хочет. В этом ее преимущество перед культурными странами. Далее, это единственная страна, по крайней мере в Европе, где пришелец не встречается как мошенник. Как только я попадаю в так называемые цивилизованные страны, так сейчас же меня встречает от имени правительства банда чиновников вопросами, не совершаю ли я чего-либо воспрещенного… На Новой Земле всякий пришелец принимается как честный человек».
Несмотря на столь оригинальные личные впечатления, научные результаты экспедиции Бэра оказались настолько значительными, что Академия наук выразила ему «усердную признательность за столь успешное использование возложенного на него важного и многотрудного поручения и объявила благодарность его сотрудникам, разделившим с ним труды и лишения» (1956, с. 15). Последнее в первую очередь относилось к Цивольке и, очевидно, Еремину, о котором Бэр особо отметил, что тот «искусен в своем деле и знает хорошо берега Белого моря, Новой Земли» (1956, с. 212) и т. д. Взаимодействие исследователей и первооткрывателей архипелага поморов спустя столетия продолжало успешно развиваться.
Тем временем петербургское начальство решило продолжить гидрографические работы на Новой Земле, столь успешно начатые Пахтусовым. Чтобы закончить эту работу, в 1838 году на негостеприимные берега архипелага была отправлена очередная экспедиция под начальством прапорщика Корпуса флотских штурманов Цивольки (деятельность которого частично описана выше) на шхунах «Новая Земля» и «Шпицберген» в сопровождении ладьи помора Ивана Яковлевича Гвоздарева. Интересно, что с отплытием из Архангельска 27 июня повторилась ситуация, описанная три века назад англичанином Борро, которая в изложении одного из участников выглядела так: «Видно было преимущество лодьи в ходу перед нашею шхуною» (1956, с. 167). Спустя месяц в заливе Мелкий приступили к строительству зимовочной базы из расчета на оба экипажа общей численностью 28 человек. В истории изучения Новой Земли эта экспедиция оказалась одной из самых несчастливых в связи со смертностью от цинги, жертвами которой стали девять человек во главе с Циволькой. Заменивший его прапорщик Корпуса флотских штурманов Степан Андреевич Моисеев в создавшейся ситуации многого сделать просто не мог. Из его попытки выйти к восточному побережью ничего не вышло, однако ситуация в куту Крестовой губы показала, что проливов в Карское море здесь быть не может. Основным достижением этой экспедиции стали картирование и опись разных участков западного побережья Новой Земли, причем Моисеевым первым были отмечены южные пределы выхода ледников к морю по крайней мере в Машигиной губе: «Восточные утесы этой Ледянки состоят из льда… То же самое я заметил в заливе Сульменева, где в глазах наших обрушилась огромная ледяная глыба, надвисшая над водою, и оставшаяся часть утеса все еще была ледяная чистого синеватого цвета» (Пахтусов, Моисеев, 1956, с. 191). Ценность подобного рода наблюдений выявилась позднее, когда были установлены значительные колебания ледников в связи с изменениями климата.