Официально являясь сотрудником Ботанического института вплоть до 1935 года, Пётр Петрович прирабатывал на биофаке Ленинградского университета, на Петергофской биостанции и в Арктическом институте. В 1932 году у молодых родился сын Роальд, но вскоре они разошлись. Причины развода не совсем ясные, но Фаина Евгеньевна до конца жизни сохраняла хорошие отношения с бывшим мужем. Она продолжала жить в их квартире при Ботаническом институте и преподавала английский язык в Высшем мореходном училище имени адмирала Макарова – кузнице многих советских полярников. Сын Роальд, названный в честь Амундсена, жил с матерью, после её смерти в 1956 году переехал в Москву, где работал в Институте прикладной геофизики Госкомгидромета СССР, руководимом папанинцем Е.К. Фёдеровым. Думается, Евгений Константинович сознательно помог сыну старого товарища, которого уже не было в живых. После кончины Роальд был похоронен в могилу отца на Новодевичьем кладбище.
…В двадцатые годы Ширшов специализировался на пресноводном фитопланктоне. Его первые научные работы в 1928 году посвящены реофильным водорослям рек Буг и Днепр. В Ботаническом институте он продолжил эту тему на реках Тулома и Нива, совершив поездку на Кольский полуостров, куда пригласил брата Дмитрия, который учился на заочном отделении Ленинградского политехнического института.
В течение лета братья обследуют реки Кольского полуострова. Потом Петра Петровича направили в Архангельск для участия в составлении гидробиологической карты Новой Земли. Это была первая его поездка в Заполярье, где он показал себя перспективным молодым исследователем, и его руководительница К.П. Гемп рекомендовала Ширшова гидробиологом в экспедицию, которая отправлялась на шхуне «Ломоносов» на Новую Землю и Землю Франца-Иосифа.
Шаг на Север, сделанный в 1930–1931 гг., показал П.П. Ширшову, что жизненный путь выбран правильно. Вся дальнейшая его работа была связана с изучением морского планктона высоких широт Арктики. Опыт участия в морской полярной экспедиции позволил Ширшову занять место в научной группе на ледокольном пароходе «Сибиряков», отправившимся в уникальный поход по трассе Северного морского пути. На его борту находилось 64 человека, в том числе 10 научных сотрудников и четверо пассажиров. Во главе экспедиции стоял профессор О.Ю.Шмидт, научной частью руководил В.Ю. Визе, капитаном был В.И. Воронин.
«Сибиряков» вышел из Архангельска 28 июля 1932 года. Миновав остров Диксон, подошли к Северной Земле. Используя карту, составленную санной экспедицией Ушакова-Урванцева, впервые в истории мореплавания обошли этот архипелаг с севера. Капитан возражал, но Шмидт и Визе не могли упустить такого случая.
Вспоминает журналист Б.В. Громов, участник похода на «Сибирякове»:
Из мемуаров В.Ю. Визе: