В последнее десятилетие экспедиции ИА РАН собрали большую коллекцию крестов-энколпионов - нательных двустворчатых крестов домонгольского периода, внутри которых помещались почитаемые реликвии. Круг таких реликвий был весьма широк: это могли быть частицы Голгофского креста, предметы, связанные с ветхозаветной и новозаветной историей, частицы мощей мучеников и предметов, связанных с местами их жизни. Именно такие предметы находили в статусных ставротеках. Но до сих пор не было известно, что же вкладывали в кресты, которые носили незнатные люди.
Раньше предполагалось, что в таких крестах находились частицы мощей. Но результаты исследования, которое провели ученые ИА РАН и НИЦ «Курчатовский институт», оказались неожиданными: вопреки ожиданиям, среди вложений не оказалось костных остатков, зато были найдены фрагменты ткани, нитей, волос и растений.
Изучение вложений было проведено в Лаборатории естественно-научных методов в гуманитарных науках НИЦ «Курчатовский институт». На первом этапе исследования c помощью стереомикроскопа STEMI-2000 закрытые энколпионы были осмотрены при различных увеличениях. Это позволило определить основные технологические приемы изготовления крестов, сохранность запорных штифтов и строение створок. Затем на станции «ДРАКОН» исследовательского реактора ИР-8 было изучено заполнение внутренних полостей закрытых крестов методом нейтронной томографии. На основе этих данных были построены 3-D модели пяти энколпионов, что позволило зафиксировать пространственное расположение вложений до проведения разрушающих лабораторных анализов.
На втором этапе исследования створки энколпионов были раскрыты, содержимое во внутренних полостях извлечено и исследовано с помощью методов оптической микроскопии и газовой хроматографии/ масс-спектрометрии (ГХ-МС), инфракрасной спектроскопии (ИК) с преобразованием Фурье. Также был определен состав сплава, использованный для изготовления крестов, и изучены продукты коррозии створок.
Среди вложений исследователи обнаружили ладан, смесь воска и ладана, завернутую в льняную ткань, фрагменты льняной, шелковой, конопляной ткани, остатки травянистого растения, которое не удалось идентифицировать, а также человеческий волос, завернутый в ткань из козьей шерсти. В одном из крестов сохранились частицы дерева и смолы, завернутые в льняную ткань. Анализ щепы методом ИК-спектроскопии позволил определить породу дерева — хвойное из семейства сосновых
Один из ковчежцев оказался абсолютно пустым, хотя и был закрыт (это было установлено с помощью нейтронной томографии, что позволило не открывать крест).
Как полагают исследователи, мощи немногочисленных русских святых, канонизированных в домонгольское время, в период со второй половине XII по XIII век по большей части еще были недоступны для паломников. Поэтому вложениям в энколпионах могли оказаться другие святыни — например, реликвии из паломничества в ближайший храм, где находилась чудотворная икона.