Depois de algumas pesquisas no Google, consegui encontrar o problema: o firewalld (10.142.0.1) no gateway estava bloqueando solicitações ignorando a regra de encaminhamento (provavelmente havia outra regra que estava superando a regra de encaminhamento).
Inserir a regra no começo fez o truque
iptables -I FORWARD -i <LAN_ETH> -o <WAN_ETH> -j ACCEPT