Леоньтьева, естественно, интересовал вопрос о том, к какой эпохе относится раскапываемый им город. Читая не-двиговские надписи, он обратил внимание на то, что все они относятся к II и III вв. н. э.: в них либо прямо упоминаются даты, либо названы боспорские цари, правившие в то время. Павел Михайлович обратился к найденным при раскопках монетам. Их было добыто около 60. И они все принадлежали боспорским царям первых веков н. э. Просматривая остальные найденные при раскопках вещи, Леонтьев не находил среди них ничего, что казалось бы древнее I в. н. э. Теперь-то мы знаем, что Леонтьев ошибался. Среди найденных им в Недвиговке древностей, хранящихся ныне в Государственном Эрмитаже в Ленинграде, есть немало таких, которые относятся еще к III, II и I вв. до н. э. Но во времена Леонтьева ученые еще не умели определять время изготовления многих древних предметов; надежными материалами для датировки казались только надписи и монеты, а они все действительно относились уже к первым векам нашей эры.
Но весь город существовал раньше: Страбон сообщает о разрушении Танаиса на рубеже нашей эры боспорским царем Полемоном. Естественно было бы ожидать, что в развалинах города не будет находок позднее этой даты. На самом же деле в них Леонтьеву не удалось обнаружить более ранних предметов, а все монеты и надписи относятся к послеполемоновскому времени. В чем же дело? Раздумывая над этим вопросом, Леонтьев пришел к мысли, показавшейся ему очень логичной: Танаис, раскапываемый им, это не тот Танаис, о котором писал Страбон и который разрушил Полемон, а уже послеполемоновский, восстановленный после разрушения город; о его существовании ничего не говорят древние писатели, но он все же существовал в первые века нашей эры. Однако почему же при его раскопках исследователи не встретили ранних материалов, ранних слоев? Не потому ли, что дополемоновский Танаис находился где-то в другом месте и только после разрушения был перенесен сюда, в окрестности Недвиговки?
Леонтьев сразу понял, что это предположение ставит перед ним новую задачу найти древний, дополемоновский Танаис. Не сумев обнаружить остатков раннего, дополемоновского, Танаиса в добытых им материалах, Леонтьев начинает поиски в других местах. Он вновь перечитывает древних писателей, упоминавших Танаис — Страбона и Птолемея, вновь перебирает в памяти все то, что ему известно о нижнедонских древностях.
Стемпковскому во время его пребывания на Нижнем Дону не удалось попасть на территорию донской дельты. Он только издали, из станицы Нижне-Гниловской, видел высокие курганы «Пять Братьев», расположенные в дельте в окрестностях станицы Елисаветовской. Разлив реки позволил Стемпковскому осмотреть поближе эти древние памятники. Теперь Леонтьев переправляется через Мертвый Донец и внимательнейшим образом осматривает не только самые «Пять Братьев», но и всю прилегающую местность. К своей большой радости, он обнаружил недалеко от станицы Елисаветовской совершенно новое, неизвестное до того городище, обнесенное двойным валом и по площади превышающее Недвиговское.
Пробные небольшие раскопки, предпринятые на городище и в окружающих его курганах, не дали Павлу Михайловичу материалов, которые говорили бы о том, что это дополемоновский Танаис, но и не опровергли этого предположения. Найденные здесь Леонтьевым черепки амфор, мелкие золотые и серебряные украшения и другие вещи указывали на то, что грекам эта местность была известна.
Но можно ли из этого сделать заключение, что Танаис первоначально находился на месте Елисаветовского городища? Леонтьев осторожно подошел к этому вопросу и, не имея достаточных доказательств, оставил его открытым. Однако позднейшие исследователи приняли эти очень осторожные предположения Леонтьева за доказанное, и за Елисаветовским городищем утвердилась слава раннего Танаиса. Танаис, открытый в Недвиговке, стали называть Танаисом Возобновленным, Танаисом Младшим и т. п.
Так возникло ошибочное представление о существовании в устье Дона двух поселений, носивших имя Танаиса: более раннего, расположенного в дельте около современной станицы Елисаветовской, и более позднего — на правом берегу дельты у Недвиговки. Это представление господствовало в науке 100 лет и было опровергнуто лишь совсем недавно в результате последних археологических раскопок на Нижнем Дону.
Надежды и разочарования