Однажды в руки Миклухо-Маклая попал труд Отто Финша «Новая Гвинея», изданный в Бремене. В своей книге Финш систематизировал многие чужие наблюдения о жизни далекой и загадочной страны.
Постепенно у Миклухо-Маклая сложилось убеждение в необходимости всестороннего исследования Тихого океана. Ему удалось убедить вице-председателя Русского географического общества адмирала Федора Литке добиться для него разрешения отправиться в Океанию на корвете «Витязь». Из средств Географического общества Миклухо-Маклаю выделили 1350 рублей. А нужно было не менее пяти тысяч. Чтобы набрать требуемую сумму, его мать, Екатерина Семеновна, продала ценные бумаги, заложила вещи.
Корвет русского военного флота «Витязь» вышел из Кронштадта в конце октября 1870 года.
Во время плавания на корвете Миклухо-Маклай пересек Атлантический океан, побывал в Бразилии, в Чили, на некоторых архипелагах Полинезии и Меланезии. Всюду молодой ученый наблюдал, собирал материалы, совершал научные эскурсии.
20 сентября 1871 года Миклухо-Маклай высадился на берегу залива Астролябия, близ селения Бонга, на северо-восточном берегу Новой Гвинеи. Племена и селения были здесь разобщены и постоянно враждовали друг с другом; каждый чужеземец, будь он белый или черный, считался нежелательным гостем.
Миклухо-Маклай первым спустился в шлюпку, за ним последовали его слуги – швед-китобой Ульсен и молодой полинезиец Бой.
Миклухо-Маклай по тропинке среди дикого леса пришел в деревню. Она была пуста. Но возле деревни в густых кустах Миклухо-Маклай заметил первого папуаса Туя, застывшего от ужаса. Миклухо-Маклай взял его за руку и привел в деревню. Вскоре вокруг иноземца столпилось восемь папуасских воинов с черепаховыми серьгами в ушах, с каменными топорами в смуглых руках, увешанных плетеными браслетами. Русский гость щедро одарил папуасов разными безделушками. К вечеру он вернулся на корабль, и офицеры «Витязя» с облегчением вздохнули: пока что «дикари» не съели Николая Николаевича.
В следующий раз, когда Миклухо-Маклай вновь съехал на берег, Туй вышел навстречу гостю. Так произошло первое сближение путешественника со страшными «людоедами». На берегу ручья, у моря, матросы и корабельные плотники срубили первый русский дом на Новой Гвинее – дом Маклая.
Ученые-офицеры с «Витязя» провели топографическую съемку местности. Бухта с коралловыми берегами – часть обширного залива Астролябия – была названа порт Константин, мысы – именами топографов, делавших съемку, а ближайший остров получил имя Витязь.
«Витязь» продолжил плавание, а Миклухо-Маклай, Ульсен и Бой остались на берегу Новой Гвинеи.
«Папуасы разных береговых и горных деревень, – писал Миклухо-Маклай, – почти ежедневно посещали мою хижину, так как молва о моем пребывании распространялась все далее и далее… Незнакомые с огнестрельным оружием, которое я им до того времени не показывал, чтобы не увеличить их подозрительности и не отстранить их еще больше от себя, и, предполагая большие сокровища в моей хижине, они стали угрожать убить меня… Я принимал их угрозы в шутку или не обращал на них внимания… Я отправлялся всюду невооруженный, и индифферентное молчание и полное равнодушие к окружающим были ответом на все эти любезности папуасов… Я скоро понял, что моя крайняя беспомощность в виду сотен, даже тысяч людей была моим главным оружием».
Рабочий день ученого начинался наблюдениями за приливной волной океана, измерением температуры воды и воздуха, записями в дневнике. Во второй половине дня он отправлялся на берег моря или в лес для сбора коллекций.
Миклухо-Маклай входил в хижины папуасов, лечил их, беседовал с ними (местный язык он освоил очень быстро), давал им советы, очень полезные и нужные. И спустя несколько месяцев жители ближних и дальних селений полюбили Миклухо-Маклая. Он всюду стал желанным гостем, что дало ему возможность вести различные этнографические и антропологические наблюдения. В результате Миклухо-Маклай ознакомился с бытом, обычаями, хозяйством, культурой и повседневным жизненным укладом папуасов. Опираясь на эти наблюдения, Миклухо-Маклай совершил величайшее открытие – открыл народ Новой Гвинеи.
Дружба с папуасами крепла. Все чаще Миклухо-Маклай слышал слова «Тамо-рус»; так называли его между собой папуасы. «Тамо-рус» означало – «русский человек». Число друзей быстро росло. Однажды Миклухо-Маклаю сообщили, что дерево упало на Туя и сильно ранило его в голову. «Тамо-рус» вылечил туземца. Туй устроил пир в честь русского гостя и даже пожелал обменяться с ним именами. То же произошло однажды и на острове Витязь, где состоялось знакомство с влиятельным туземцем Каином.
Больше года прожил русский путешественник в хижине на берегу океана. За это время он успел сделать многое: посадил в землю Новой Гвинеи семена полезных растений и вывел тыквы с Таити, бобы, кукурузу. Около его хижины прижились плодовые деревья. Многие папуасы сами приходили на его огород за семенами.
Миклухо-Маклай собирал коллекцию образцов волос папуасов и, чтобы не обидеть их, отрезал пряди своих густых волнистых волос и выменивал их на пучки черных волос папуасов. Благодаря этой мене они охотно давали Миклухо-Маклаю не только выстригать волосы, но и заодно делать антропометрические измерения. Миклухо-Маклай установил, что волосы папуасов ничем не отличаются от волос европейцев.
Путешественник составил словарик наречия папуасов и обнаружил в районе горной деревни Теньгум-Мана знаки, вырезанные на деревьях. Миклухо-Маклай решил, что и среди папуасов есть зачатки письменности. «Тамо-рус» накопил бесценные наблюдения об искусстве и промыслах папуасов. Здесь он написал «Антропологические заметки о папуасах Берега Маклая в Новой Гвинее».
Вокруг залива Астролябия, в окрестных горах, жило не менее трех-четырех тысяч папуасов. Миклухо-Маклай поднимался в горы, плавал по заливам, открыл неизвестную реку, на которую ему указал Туй. Миклухо-Маклай вместе с Каином плавал на остров Тиар и нанес на карту архипелаг Довольных Людей и обширный пролив. Он открыл новый вид сахарного банана, ценные плодовые и масличные растения. Тетради его были полны записей, заметок и рисунков, среди которых много портретов его друзей-папуасов. Болезни, голодовки, змеи, ползающие по письменному столу, подземные толчки, сотрясающие хижину, – ничто не могло помешать Миклухо-Маклаю в его великом труде.
В декабре 1872 года в залив Астролябия зашел русский клипер «Изумруд» под командой Кумани. Папуасы проводили «Тамо-руса» грохотом барумов – длинных папуасских барабанов.
По ходу плавания на «Изумруде» Миклухо-Маклай получил возможность изучить народы Молуккских островов. Он совершает кратковременные экскурсии в Минахасу на острове Целебес (Сулавеси), побывал в Тидоре – столице одного из султанств на одноименном острове.