Еще раньше, в 1973 г., шведский криминалист Макс Фрей сделал еще одно открытие, касающееся ткани плащаницы. Фрей изучил споры и пыльцу растений, которые удалось обнаружить в частичках, взятых с плащаницы с помощью липкой ленты. При просмотре образцов под микроскопом он увидел множество зернышек пыльцы, но не смог определить принадлежность большинства из них, потому что такие растения не произрастают в Европе. Тогда он совершил семь поездок на Ближний Восток, чтобы получить экземпляры цветов и пыльцу растений из той местности. В итоге Фрей идентифицировал 58 видов пыльцы, из которых большинство растут на Ближнем Востоке.
Обрадованный результатом, доктор Фрей при следующей демонстрации Туринской плащаницы в 1978 г. установил, что на плащанице имеется пыльца растений, 13 из которых произрастают только в районе пустыни Негев и в области Мертвого моря, 20 — в степных районах Юго-Западной Турции и на севере Сирии, а также в районе Стамбула, 16 видов относятся к растениям, произрастающим в различных местах, в том числе в Европе. Так Фрей получил неопровержимое доказательство того, что Туринская плащаница, несомненно, была в Древней Палестине, на территории Эдессы, в Константинополе и Европе. Этот вывод полностью совпадает с уже знакомой нам историей плащаницы. Больше всего на полотне было найдено пыльцы растений из Палестины.
И это далеко не окончательный результат изучения образцов. В 1978 г. Макс Фрей сделал выборку мелких частиц и пыльцы из заранее определенных областей ткани. Всего было 27 липких лент с исключительно ценным материалом, который он обработал лишь частично. Желая добиться более конкретных результатов, Фрай попросил разрешения взять образцы пыльцы с еще двух древних реликвий — одежды без шва, по преданию, того «нешвенного хитона» который был на Иисусе Христе перед распятием, и тернового венца в виде клубка терниев, который хранится в соборе Парижской Богоматери. К сожалению, закончить эту грандиозную работу Фрей не успел. И теперь собранные им образцы ждут своего часа, обещая невероятные открытия.
Следующим знаменательным этапом в исследовании плащаницы стало открытие упомянутого выше известного американского физика Джона Джексона. С помощью специальных приборов он экспериментально измерил на добровольцах среднее расстояние, какое возникает между телом и тканью, покрывающей его. Данные он сравнил с переходами интенсивности цвета на фотографиях плащаницы и обнаружил, что более темные участки на ткани находятся там, где ткань была ближе к телу. Джексон на основе своих выводов сумел создать объемный, вполне реалистичный портрет Христа, позже удалось получить и трехмерное изображение тела. Эксперименты с обычными фотографиями и картинами, выполненными рукой художника, не обладают таким свойством: по ним не удается восстановить объемную форму изображенного на них оригинала. Открытие Джексона стало весомым аргументом в пользу нерукотворной природы Туринской плащаницы.
Особое внимание исследователей привлекли монеты, обнаруженные на фотографиях плащаницы. Ими были накрыты глаза покойного. При детальном исследовании оказалось, что это чрезвычайно редкая монета, известная как «лепта Пилата». Уникальность этих монет состоит в том, что надпись «император Тиберий» (TIBEPIOY KAICAROC) сделана с ошибкой: CAICAROC. Монеты с такой ошибкой не были известны нумизматам. Только когда были опубликованы результаты исследования плащаницы, в разных коллекциях было найдено пять подобных монет «Лепта Пилата» ясно указывает, что время погребения человека, завернутого в плащаницу, не могло быть ни XII, ни XIV в. Фальсификаторы Средних веков просто не смогли бы использовать для подделки редчайшие монеты I в. н. э.
Радиоуглеродный анализ Туринской плащаницы вызвал больше всего споров и дискуссий. В 198 8 г. были предприняты попытки установить дату создания плащаницы с помощью этого метода. От полотна был отрезан кусок, разделенный позже на четыре части. Одна осталась в Ватикане как образец, а три другие были отправлены на исследование в лаборатории Аризоны, Оксфорда и Цюриха. Результаты анализов вызвали самые противоречивые чувства — диапазон названных учеными дат «попадал» в XII–XIV вв. н. э. (в промежутке 1290–1360 гг.). Однако во время дальнейших исследований достоверность результатов радиоуглеродной датировки плащаницы была поставлена под сомнение. Раймонд Роджер, проанализировав химический состав ткани, предположил, что образцы для анализа были взяты не с основной ткани, а с заплат, наложенных во время одной из починок плащаницы.