ознакомившись с книгой Ф. Литке о его плаваниях к Новой Земле, молодой выпускник Кронштадтского штурманского училища, прапорщик Пётр Пахтусов не согласился с выводами о том, что восточный берег Новой Земли недоступен. Он знал, что поморы проходили в Карское море. Значит, можно завернуть и на восточный берег, по крайней мере, Южного острова. Ведь ещё в середине XVIII века олонецкий помор Савва Лошкин, по местным преданиям, обошёл вокруг всей Новой Земли, проведя две зимовки на восточном (Карском) его побережье. Лошкин не знал, по-видимому, ничего о проливе Маточкин Шар. А как раз по нему-то и можно проникнуть в Карское море, минуя всегда забитые льдами Карские Ворота, — думал Пахтусов.
Но у молодого прапорщика не было средств для организации экспедиции. И он начал переписку с властями: в 1821 году подал докладную записку в Управление генерал-гидрографа, доказывая, что в Карское море вполне возможно пройти, нужно построить карбас по поморскому образцу и назначить на него команду человек десять. А там за несколько лет, время от времени зимуя на востоке острова, удастся завершить работу, начатую Розмысловым и Литке.
Правительство медлило с ответом. Тем временем к проекту Пахтусова присоединился архангельский учёный-лесовод, смотритель корабельных лесов Пётр Клоков, один из энтузиастов идеи плавания к устьям сибирских рек. Он предложил Пахтусову включить в свою программу ещё одну задачу — достичь устья Енисея.
Для такой экспедиции нашлись и средства — Клоков заключил договор с архангельским купцом и судостроителем Брандтом, поверившим в то, что он станет первооткрывателем морского торгового пути на Енисей.
Было решено построить три судна. Помимо карбаса, которому предстояло плыть вдоль восточного берега Новой Земли, строилась шхуна для плавания к Енисею. Третьему судну, грузовой лодье, предстоял путь в Маточкином Шаре, Карской губе, между соседними с Новой Землёй островами для устройства фактории и промысловых становищ. Таков был проект.
Карбас «Новая Земля» и шхуна «Енисей» были построены на архангельских верфях и спущены на воду. Первого августа 1832 года они покинули архангельский порт.
До мыса Канин Нос корабли шли вместе. Затем «Енисей» под командой капитана Кротова вошёл в Маточкин Шар, направившись в Карское море, а «Новая Земля» во главе с Пахтусовым пошла к южному новоземельскому берегу. Выдержав сильный шторм и преодолев по разводьям полосу ледяных полей, окутанный туманом карбас бросил якорь в губе Ширичихе. От острова Бритвина Пахтусов начал опись южных берегов, им открытых и нанесённых впервые на карту.
Это была неимоверно трудная работа. Требовалось очень точно засекать теодолитом все извивы береговой линии. Находясь на корабле, который качался даже на слабой волне, постоянно сбиваясь с курса, у берега промеряли глубины. Этим занимался боцман Федотов, опускавший и поднимавший с матросами линь с лотом вручную.
Время от времени Пахтусов с помощниками высаживался на берег для точного определения координат астрономических пунктов: в полдень он измерял секстантом высоту солнца, ночью — высоту луны или время прохождения через меридиан звёзд, а заодно и магнитное склонение. Возвращаясь на карбас, Пахтусов продолжал съёмку и опись берегов. Погода не благоприятствовала работе: туман, ветер, дождь, мокрый снег, наступление льдов, угрожавших раздавить судно, — всё это делало работу крайне тяжёлой. В своём дневнике Пахтусов записал:
«Частые неудачи в описи от туманов и дождей и большей частью от льдов делали положение наше для меня несносным. Мысль, что, несмотря на раннее время, придётся нам зимовать, не увидев восточного берега, меня крайне беспокоила. Только примеры предшествующих экспедиций в полярные страны несколько ободряли меня».
Для зимовки моряки избрали крошечную ветхую избу, площадью четыре на четыре метра, случайно обнаруженную в бухте Каменка. Там, согласно надписи на кресте, зимовал в 1759 году промышленник Иванов. Избу отремонтировали, достроили из плавника, а карбас вытащили на берег. Зимой Пахтусов проводил (тоже впервые) регулярные, через каждые два часа, метеорологические наблюдения. А когда появилось солнце и стало немного теплее, возобновил топографические работы. Сделаны были открытия неведомых прежде заливов, проливов, островов.
Особенно много новых географических названий легло на карту Пахтусова во время весеннего похода на север вдоль восточного побережья южного острова, возвращение из которого по растаявшему снегу было и опасным, и тяжёлым. В июле, когда вскрылось море, зимовщики погрузились на карбас и продолжили съёмку берегов, двигаясь на север.
Вот и вход в Маточкин Шар, а справа по курсу — Карское море, свободное ото льда. Был открыт путь к Енисею! Туда отправилась ещё год назад шхуна, названная именем великой реки. Возможно, шхуна уже там. Велик соблазн устремиться вослед. Но почти вся команда карбаса была больна цингой, и Пахтусов отказался даже от продолжения съёмки берегов, пришлось бы наверняка ещё раз зимовать, а это означало бы гибель большей части команды. Пахтусов принял решение возвращаться — через Маточкин Шар — в Архангельск, обозначив на своей карте обрывистый мыс, высившийся над входом в пролив. Он назвал его мыс Рок, имея в виду судьбу, не позволившую завершить начатую работу. Беспокойство у Пахтусова вызвало отсутствие каких-либо следов пребывания шхуны «Енисей» в Маточкином Шаре, но не было времени их искать. И где? Ведь шхуна могла пройти в Карское море, обогнув, как Савва Лошкин, острова с севера.
Карбас Пахтусова был так потрёпан двумя штормами в Баренцевом море, что возвращаться пришлось не в Архангельск, а в Пустозерск, в Печорскую губу. Там очередным штормом корабль был выброшен на мель и совсем разбит волнами. Пришлось его бросить. Пахтусов, взяв с собой записи, карты и инструменты, выехал в Архангельск на оленях. Путь через заснеженную тундру занял два месяца.
В самом конце 1833 года Пахтусов прибыл в Архангельск, где узнал, что от капитана «Енисея» Кротова нет никаких известий.
Следующей весной экспедиция снова пошла к Новой Земле и снова на шхуне с карбасом. На борту шхуны, которую вёл Пахтусов, было выведено имя, по-видимому, погибшего капитана Кротова. Карбасом командовал кондуктор Август Циволько, с которым Пахтусов познакомился в Петербурге.
На этот раз Пахтусов начал со съёмки западных берегов. В конце августа он вошёл в Маточкин Шар, но пролив, свободный в прошлом году ото льда, теперь был непроходим. Опять — зимовка. Избу срубили из плавника на берегу небольшой бухточки при впадении в неё реки Чиракиной. За зиму умерли четыре матроса. Не удалось на этот раз избежать цинги и самому Пахтусову. Но он продолжал работать, несмотря на болезнь. Как только потеплело, Циволько отправился снимать восточный берег, ему даже удалось заснять значительную часть Северного острова (дошёл до мыса Выходного и островов, впоследствии названных островами Пахтусова).
У западного же побережья появился на карте мыс Крушения, названный так не случайно. Здесь карбас Пахтусова был раздавлен льдами и затонул. Люди едва успели перебраться на лёд. На двух маленьких шлюпках они высадились на острове Верха, поставили палатку и приготовились к «робинзонаде». Неизвестно, сколько времени она бы продлилась, но тут случилось невероятное — в пустынном море возник парус! Промысловая лодья случайно появилась именно в этих местах.
В Архангельск Пахтусов прибыл 7 октября 1835 года, а ровно через месяц он скончался, успев лишь составить краткий отчёт об экспедиции. Здоровье моряка было подорвано нечеловеческими условиями, в которых выполнял он свой долг первооткрывателя.
Его дело продолжил Август Циволько, работавший на Новой Земле в 1837 и 1838 годах. Но последняя зимовка оказалась исключительно тяжёлой — цинга унесла жизни девяти человек, в том числе и Циволько.
После его гибели почти на 40 лет было прекращено обследование берегов Новой Земли. В центральную же область двух новоземельских островов проникли лишь в XX веке. Известно только было, что Северный остров покрыт ледяной шапкой. Первое её пересечение сделал в 1908 году геолог Владимир Русанов.
Два острова на карте Арктики носят имя Пахтусова: один у восточного берега Новой Земли в Карском море, площадью 21 кв. км.; другой — в архипелаге Норденшельда у берегов Таймыра (30 кв. км). Он открыт Арктической экспедицией Эдуарда Толля в 1901 году. А на одной из площадей Архангельска стоит памятник отважному мореплавателю — Петру Пахтусову.