תוך כדי הדיון בבית המשפט העליון בערעורו של דמיאניוק, נפלה ברית המועצות והארכיונים שלה החלו להיפתח. שם מצאה התביעה מסמכים ועדויות, אשר יצרו את הספק הסביר בדבר זהותו. הללו התחלקו לשתי קבוצות עיקריות: מסמכים של הס"ס, ועשרות הודעות של וואכמנים שגבו רשויות חקירה סובייטיות ועדויות שלהם במשפטים שהתנהלו במדינה זו, ולפיהן שם משפחתו של איוון האיום היה מרצ'נקו ולא דמיאניוק – שם נעוריה של אמו של דמיאניוק, כפי שהוא עצמו ציין בכמה מסמכים. לחלק מן ההודעות הללו צורף תיעוד של מסדר זיהוי תמונות, בו זיהו הוואכמנים את איוון האיום כמרצ'נקו – דמות שונה משמעותית מזו של דמיאניוק. בית המשפט העליון היה ער לחולשתם של מסמכים אלו. בחלק מהם ניכר שהעדים שיקרו לגבי חלקם שלהם במערכת ההשמדה; לא ניתן היה לחקור אותם או לפחות את מי שרשמו את ההודעות; הם לא כללו פרטים על טרבלינקה ולא היה ברור מתי אותם עדים שירתו בו; היו בהם תאריכים בלתי סבירים בעליל; לא הוצגה כל ראיה בדבר האותנטיות שלהן; עניין "איוון האיום" לא עמד במרכז החקירות; לא ידוע מה היו השאלות שהוצגו לנחקרים. בצד המשפטי ניתחו חמשת השופטים באריכות את המושג "ספק סביר" וקבעו: "ספק לבדו אינו מספיק, אלא רק ספק שיש לו אחיזה סבירה בחומר הראיות. מבחן הספק הסביר הוא, אפוא, מבחן השכל הישר ונסיון החיים". במשפט דמיאניוק נשענו ראיות הזיהוי של התביעה על שני מעגלים. האחד הציב את דמיאניוק כוואכמן בשירותו של הס"ס, והשני הציב אותו בתאי הגזים בטרבלינקה. אין כל ספק בדבר המעגל הראשון, ה"שולף את המערער מתוך מאות אלפי שבויי המלחמה הרוסיים שבידי הגרמנים וממקם אותו בין האלפים שהתנדבו לשרת בס"ס במסגרת יחידת הוואכמנים ששימשה את הגרמנים במבצע 'ריינהרד' [להשמדת יהודי פולין] שנערך לשם הקמתם והפעלתם של מחנות ההשמדה בסוביבור, בלז'ץ וטרבלינקה". הספק נוצר לגבי המעגל השני. הראיות שהיו בידי המשפט המחוזי הצדיקו את קביעתו לפיה דמיאניוק הוא אכן איוון האיום. לא כן הראיות שנוספו בשלב הערעור, אשר הקושיות הרבות לגביהן הותירו ערפל של ניחושים והשערות – אך די היה בהן כדי לעורר ספק סביר, הן לאור השם השונה והן לאור ההבדלים בדמויותיהם של מרצ'נקו ודמיאניוק: "על-מנת שלא ייוותר בליבנו ספק סביר, צריך היה להיות לנו הסבר רציונלי לגבי האמור בהודעות של הוואכמנים והזיהויים שנערכו לחלק מהם – לרבות מידת אמיתותם ואמינותם של המסמכים המתארים אותם. על-אף השאלות והתהיות הרבות שהועלו ביחס להודעות שהובאו לנו מרוסיה, הרי בהעדר הסבר אמין ומבוסס ראייתית לא ניתן לשלול מבחינה רציונלית את משמעותן, ככל שהן מתייחסות לוואכמן בשם איוון מרצ'נקו. לא הובא לפנינו הסבר לתזה המועלית בהודעות הללו המאפשר יישובן עם דברי עדי הזיהוי, מחד-גיסא, או שלילית ערכו, מאידך-גיסא.

"...אין המדובר בגרסאות שונות שכל הדרוש כדי ליישב ביניהן היא תזה הגיונית המיישרת את ההדורים ומסלקת את הסתירה הקוטבית שביניהן. מדובר כאן על מערכות עובדתיות סותרות, לכאורה, לגביה דרוש, לאור טיבן ומהותן, נדבך ראייתי נוסף, כגון, הוכחה המבטלת אמיתות או אמינות ההודעות, או, למשל, ראיה המוסיפה ומבהירה כי היו מפעילים שונים לתאי הגזים בפרקי הזמן השונים של הפעלתם, או תזה לפיה היה ואכמן בשם מרצ'נקו, אך קשירתו להפעלה של תאי הגזים היא המצאה מאוחרת או בלתי מדויקת מבחינת משך הזמן או ראיות אחרות כיוצא באלה. דא עקא, לא הובאה ראיה המאיינת אמיתות או אמינות ההודעות; ואין ראיה המגשרת ומיישבת בין הגרסאות הסותרות, ואין תזה רציונלית המאפשרת הותרת ראיות עדי הראייה כראיה קרובה לוודאי, על-אף קיום הגרסה השונה הנובעת מן ההודעות. "הקביעה אם נותר ספק סביר בדבר אשמתו של נאשם או לאו, אינה פרי תחושה או התרשמות. קביעה זו מעוגנת במיונו ובסיווגו של חומר הראיות לכדי מִתְאם סביר אחד, הנוצר בעקבות מסקנה של אמיתות ואמינות לגבי ראיות פלוניות ודחיית יתרתן כבלתי אמינות או כבלתי מספיקות מטעמים הנשענים על דיני הראיות. העדר הסבר רציונלי בדבר מקורה, מהותה וטִבְעה של מערכת ראיות שלמה, מותיר ספק סביר. בנסיבות שבפנינו מונעות ההודעות שהובאו בשלב הערעור את הסקתה של מסקנה רציונלית, שהיא קרובה לוודאי, בדבר ביסוס הרשעת המערער כאיוון האיום מפעיל תאי הגזים. בהעדר מסקנה הגיונית כלשהי בקשר להודעות כאמור נותר תיקו, היינו ספק סביר, ואם יש ספק סביר – זכאי המערער ליהנות ממנו". השופטים סיכמו: "בפנינו, לאחר סיום שמיעת הערעור, הוגשו הודעות של ואכמנים שונים, בהן מדובר על מישהו אחר כאיוון האיום מטרבלינקה. הודעות אלו לא ידענו כיצד באו לעולם ומי הרה אותן; אך קיבלנו אותן לפני ולפנים משורת הדין והדיון. ומשהיו בפנינו, החל הספק מכרסם בתודעתנו השיפוטית, שמא המערער אינו איוון האיום מטרבלינקה. מכוחו של כרסום זה, שידענו טיבו אך לא את פשרו, מנענו עצמנו מלהרשיע את המערער על זוועות טרבלינקה".