Olvidó mencionar que pienso que el mayor problema era que el primer sitio que abrí una sesión a (OWA2010) fui definido como Intranet local en el IE, mientras que el segundo sitio (OWA2003) no fue definido como Intranet local en el IE.
Después de quitar el primer sitio de la lista local del Intranet en el IE, SSO trabajó muy bien.