O servidor virtual SMTP no grupo de roteamento do Exchange 2003 foi configurado com um smarthost. Isto não parece ser uma configuração suportada.
Agora configurei o Exchange 2010 para lidar com o envio de email externo com um conector de envio configurado para enviar por meio de nosso MTA postfix. Também reconfigurei o postfix para entregar mensagens para o servidor do Exchange 2010, que pode rotear para caixas de correio ainda no servidor do Exchange 2003.
Este foi um passo que eu teria que realizar mais cedo, mas acabei fazendo isso um pouco mais cedo do que planejei originalmente.