Ανασκαφική έρευνα που διεξήχθη το 1979-1980 στο χώρο, ακριβώς κάτω από τα σκαλάκια της λέσχης Αεροπορίας εντόπισε κατασκευές, λαξευμένες στο βράχο σε διαφορετικά επίπεδα, ύπαρξη πηγαδιού και αποθηκευτικούς χώρους κατοικίας. Τα σημαντικότερα όμως βρέθηκαν στο κατώτερο τμήμα της ανασκαφής, όπως δάπεδο που χρονολογείται από νόμισμα στα χρόνια του Αναστασίου, στα 512-518 μ.Χ., μαρμάρινες επενδύσεις τοίχων, όπως και τμήμα μαρμάρινου θωρακίου με ανάγλυφο σταυρό. Ακόμη κατά καιρούς είχαν βρεθεί αντικείμενα που σχετίζονται με την ορθόδοξη λατρεία.
Τα παραπάνω οδηγούν στην υπόθεση ότι στη θέση υπήρχε ένας ναός της παλαιοχριστιανικής περιόδου. Οι τοιχοποιίες που σώζονται σήμερα πιθανότατα θα ανήκαν στο νάρθηκα του ναού.Η ύπαρξη δύο πρώιμων ναών αρκετά έξω από τα τείχη φανερώνει την επέκταση του Παλαιοχριστιανικού Διδυμότειχου μακριά από τους λόφους και επιβεβαιώνει τις εκτιμήσεις για σύγκλιση, η και σύνδεση των δύο δίδυμων κάστρων, του Καλέ και της Αγίας Πέτρας με τείχη.