Вскоре нашелся предлог. Начальник экспедиции поручает Коломейцеву вместе с С. Расторгуевым доставить почту на материк и организовать запасные склады угля на Диксоне и на острове Котельный. Капитаном "Зари" становится лейтенант Ф. Матисен.
Почти год находилась "Заря" в ледовом плену. Лишь в середине августа 1901 года яхта начала свою вторую навигацию. У мыса Челюскина выполнили астрономические и магнитные наблюдения, на берегу сложили гурий. Толль искал несуществующую Землю Санникова, а кто мог предположить, что к северу от мыса Челюскина находится огромный неизведанный архипелаг, который через двенадцать лет откроет экспедиция В. Вилькицкого.
До Новосибирских островов дошли почти по чистой воде, но севернее острова Котельный начались сплошные ледовые поля. Из-за густого тумана видимости никакой. В таких условиях можно пройти десять раз мимо земли и не заметить ее. Тогда Толль решил идти к острову Вен-' нетта с тем, чтобы остаться там на вторую зимовку. Остров был уже виден, но попытка в течение трех дней подойти к нему не увенчалась успехом. Находиться в дрейфующих паковых льдах ^становилось опасно - в любую минуту судно могло быть раздавлено. Оставалось повернуть на юг и следовать обратно к острову Котельный. Здесь в Нерпичьей губе началась вторая зимовка. К ней моряки, используя опыт прежней, хорошо подготовились. Запаслись плавником для топлива и постройки павильонов для наблюдений. Работы не прекращались. Выл выполнен комплекс гидрографических, физикогеографических и геологических исследований.
Толль понимал, что при крайне ограниченных запасах угля и тяжелой ледовой обстановке подойти к загадочной Земле Санникова на судне уже невозможно. Тогда он решил в сопровождении астронома Ф. Зееберга и охотников В. Горохова и Н. Протодьяконова достичь острова Беннетта. Этот остров был совершенно неисследован. Толль надеялся, что с острова Беннетта ему удастся пройти на собачьих упряжках и байдарах севернее и, быть может, открыть эту легендарную землю.
5 июня 1902 года группа Толля покинула яхту.
В середине июля 1902 года "Заря" вырвалась из бухты Нерпичьей, но подойти к острову Беннетта ей не удалось. Угля хватало лишь на то, чтобы добраться до бухты Тикси. И Матисен повернул на юг, выполняя инструкцию начальника экспедиции, чтобы доставить ученый персонал и экипаж на материк для следования на родину.
Спасательная экспедиция обнаружила на острове Беннетта некоторые вещи и записку Толля с датой посещения острова. Дальнейшие поиски экспедиция посчитала бесполезными и покинула остров. Судьба Толля и его спутников навсегда осталась тайной Арктики. Яхта "Заря" была разоружена и всеми покинутая долго стояла в бухте Тикси. Еще в тридцатые годы можно было видеть ее жалкие останки.
