下，巴伦支指挥着3艘船又开始了第三次探险。在这次具有历史意义的航行中，他们不仅发现了斯匹兹卑尔根群岛，而且到达了北纬79°39′的地方，创造了人类北进的新纪录。后来，巴伦支继续向东北行进，直到8月26日他们的船只被冰封住为止，他和船员们成为第一批在北极越冬的欧洲人。当时的天气是如此之寒冷，他们只有把指头伸进嘴里才能保持温暖，他们还经常受到北极熊的袭击。尽管如此，船员们在巴伦支的鼓励下，克服了常人难以想象的各种困难，顽强地生存下来。直到第二年夏天，敞篷小船终于挣脱了坚冰的围困，又回到自由的水域。然而，这时的巴伦支已经病入膏肓。临死之前，他写了3封信，把一封藏在他们越冬住房的烟囱里，另外两封分开交给同伴，以备万一遭到不测，能有点文字记录流传于世。1597年6月20日，巴伦支死在一块漂浮的冰块上，那时他刚好47岁。两个多世纪之后，直到1871年，一个挪威航海家又来到巴伦支当年越冬的地方，并从烟囱里找出了那封信。巴伦支的航行不仅都有详细的文字记载，而且他沿途还绘制了极为准确的海图，为后来的探险家提供了重要的依据。为了纪念他，人们便把北欧以北他航行过的海域的一部分称为巴伦支海。
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